JPH07237199A

JPH07237199A - 被加工物の切断方法及び切断装置

Info

Publication number: JPH07237199A
Application number: JP3006194A
Authority: JP
Inventors: Hideshi Oike; 英志尾池
Original assignee: Sony Chemicals Corp
Current assignee: Dexerials Corp
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 1995-09-12

Abstract

(57)【要約】【目的】切削効率を向上させるとともに、切削刃物の
寿命を延ばす。【構成】被加工物２を加工液中に浸漬し、切削刃物を
往復させるとともに、被加工物２を上下方向に振動させ
て切削する。切削の際には、２つの超音波発振器７から
切削刃物１０に直接超音波を当てるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械的切削手段によっ
て被加工物を加工液中で切断する被加工物の切断方法及
び切断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、金属材料あるいは非金属材料
等の被加工物を切断する方法として、例えばバンドソー
やジグソーあるいは自動盤等を用いるいわゆる固定砥粒
刃物による切断方法が知られている。ところが、上記バ
ンドソー等を用いて被加工物を切断した場合には、切削
熱によって被加工物が融解、変形したり、切屑等の刃先
への付着による影響で切断面の表面粗度が劣化する等の
問題が生じる。このため、切断面の表面粗度が問われる
ような被加工物を切断するには、上記バンドソー等を用
いる方法では非常に難しい。また、これまでの固定砥粒
刃物による切断方法は、ほとんどが単刃であって量産に
適しておらず、生産性の向上が期待できないという欠点
がある。

【０００３】一方、遊離砥粒を含んだ加工液を吹き付け
ながらワイヤソー等で被加工物を切断するいわゆる遊離
砥粒による切断方法も知られている。かかる切断方法に
よれば、加工液の作用で切削熱の発生が抑制され、当該
被加工物の融解や変形など、さらには切屑の刃先への付
着を防止できる。しかし、上記ワイヤソー等を用いた切
断方法においては、切断速度に限界があるため切断時間
がかなりかかるという欠点がある。しかも、遊離砥粒を
用いているため、ランニングコスト（運用費用）がかか
るばかりでなく、遊離砥粒が飛び散るなど、作業環境の
悪化も招く。また、上記加工液が冷却液として働くもの
の、切削位置が深くなると加工液が浸透し難くなるた
め、切屑が刃先に付着して目詰まりを起こし、良好な表
面性を有した切断面を得ることができない。さらに、切
断後の被加工物には遊離砥粒が付着するため、洗浄工程
が必要となる等の問題もある。そこで、このような問題
を解決するため、本出願人は、被加工物を加工液中に浸
漬し、機械的切削手段により切断するようにした装置を
提案した（特開平３−８６４２３号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の切断方法及び切断装置にあっては、次のような問
題が生じていた。すなわち、この切断装置の場合、フラ
イホイールを介して回転運動を直線運動に変換すること
によって切削刃物を移動させるため、その切断速度は切
削刃物の線速度に依存し、その結果、約２０ｍ／分が限
界である。近年、この種の切断装置に対しては、生産性
の向上及び人件費等の経費削減のため、切断速度の高速
化が望まれているが、そのためには切削刃物の線速度を
上げることが必要である。

【０００５】また、従来の装置では、切削刃物に付着し
た切屑を除去するため超音波発振器が設けられている
が、切屑の除去を十分に行うことは困難で、切断能率の
悪化、切断刃物の寿命低下及び切断面の仕上がりの悪化
等の問題が生じていた。

【０００６】本発明は従来例のかかる点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、切削効率を上げて
高速度で切削、切断を行うとともに、切断面の仕上がり
及びその精度を向上させ、さらに切削刃物の寿命を延ば
しうる被加工物の切断方法及び切断装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、被加工物
を加工液中に浸漬し、機械的な切削手段により切断する
被加工物の切断方法において、この切削手段を往復させ
るとともに、この切削手段と被加工物の間に切削方向と
略直交する方向の相対的な振動を与えて切削するもので
ある。

【０００８】第２の発明は、加工液が満たされた液槽
と、この液槽内の底面に設けられ、被加工物を位置決め
固定しこの被加工物を液面に対して略直交方向に上下動
させる加工位置決め台と、複数の切削刃物が取り付けら
れた刃物取付枠と、この刃物取付枠を加工液中で液面と
略平行に移動させるガイドレールと、このガイドレール
に沿って上述の刃物取付枠を往復させる駆動部とを備
え、上述の加工物位置決め台に、被加工物を上述の液面
に対して略直交方向に振動させるための手段を設けたこ
とを特徴とする被加工物の切断装置である。

【０００９】この場合、超音波が直接切削刃物に当たる
ように超音波発振器を液槽内に設けることもできる。

【００１０】

【作用】かかる構成を有する第１の発明にあっては、切
削手段を往復させるとともに、この切削手段と被加工物
の間に切削方向と略直交する方向の相対的な振動を与え
て切削することにより、切削の際に被加工物に対しハン
マーでたたいたような衝撃が与えられ、その結果、単に
切削手段を往復させる場合に比べて切削効率が向上す
る。

【００１１】また、第２の発明にあっては、被加工物を
加工液の液面に対して略直交方向に振動させるための手
段が加工物位置決め台に設けられていることから、容易
に切削刃物と被加工物の間に切削方向と略直交する方向
の相対的な振動が与えられ、その結果、切削時に被加工
物に対する衝撃が加わることにより切削効率が向上す
る。

【００１２】さらに、超音波が直接切削刃物に当たるよ
うに超音波発振器を設ければ、切削時に切削刃物に付着
した切屑が常に超音波により洗浄され、切削効率が一層
向上する。また、切削刃物の切れ味が長期間持続するよ
うになる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図１〜図９を
参照して説明する。

【００１４】図１は、本実施例の装置の全体構成を示す
ものである。同図に示すように、本実施例の切断装置
は、加工液を満たすための液槽１を有している。ここ
で、加工液としては、切削熱の発生を抑えるため冷却効
果に優れるものが望ましく、例えば水や油などがあげら
れる。また、後述する被加工物２の材料によっては、水
や油に必要な添加剤、例えば防錆剤等を添加してもよ
い。

【００１５】液槽１内には、被加工物２を切削、切断す
るための切断ツール３が配される。この切断ツール３
は、後述する駆動モーターＭによって駆動され、水平方
向である矢印Ａ又はＢ方向に往復動するように構成され
る。尚、加工液は、少なくとも切削時に被加工物２及び
後述する切削刃物１０が浸漬できる程度に注入すればよ
く、また、液槽１の上部には加工液がこぼれないように
するための上蓋（図示せず）がかぶせられる。

【００１６】また、液槽１のほぼ中央には、加工台４が
配置され、この加工台４の上に被加工物２が固定され
る。この加工台４は、支持部材５によって支持される。
ここで、被加工物２は、金属材料あるいは非金属材料の
いずれであってもよい。また、セラミックス等の硬脆材
料あるいは銅、アルミニウム、金等の軟質材料のいずれ
であってもよく、被加工物２を種々変更する場合は、後
述する切削刃物１０を変えることで対応できる。

【００１７】尚、加工台４は、液槽１の底部１ａに配し
た押上シリンダー６により、底部１ａとともに加工液の
液面に対して略直交する方向即ち上下方向に移動するよ
うになっている。さらに、加工台４は、後述の手段によ
り上下方向に振動するように構成される。

【００１８】加工台４の近くには、切削効率を向上させ
るための超音波発振器７が設けられる。本実施例におい
ては、加工台４に対し、切断ツール３の移動方向側に２
つの超音波発振器７が配される。

【００１９】切断ツール３は、上述したように矢印Ａ又
はＢ方向へ移動自在に取り付けられる。すなわち、液槽
１の上部にガイドレールとして一対のスライダー８が水
平方向に平行に設けられ、各スライダー８にボールブッ
シュ９を介して切断ツール３が取り付けられる。

【００２０】切断ツール３は、切削刃物１０と、所定の
張力下で切削刃物１０を保持する刃物取付枠１１と、取
付部１２とから構成される。ここで使用される切削刃物
１０としては、いわゆる固定砥粒刃物、例えば帯鋸刃、
糸鋸刃、バンドソー刃、その他鋸刃全般がいずれも使用
でき、さらにはダイヤモンド砥粒やＣＣ砥粒等が被着さ
れた砥粒付ワイヤ、ブレード等があげられる。

【００２１】本実施例においては、複数の切削刃物１０
によって被加工物２を切断するように構成される。すな
わち、図２に示すように、複数の切削刃物１０の両端部
がガイドシャフト１３に取り付けられ、各切削刃物１０
が平行に配される。そして、切削刃物１０の間にはスペ
ーサ１４が設けられる。この場合、切削刃物１０の枚数
は、被加工物２の大きさや厚みによって定められるが、
通常５〜２０枚程度である。

【００２２】図３は、刃物取付枠１１の全体構成を示す
ものである。同図に示すように、切削刃物１０は、刃物
取付枠１１を構成する固定部材１５，１６に固定され、
所定の張力が与えられる。すなわち、一方の側のガイド
シャフト１３に連結されたスペーサブロック１４が固定
用ボルト１７によって刃物取付枠１１に固定される。そ
して、他方の側の固定部材１６が引張用ボルト１８の回
転により引っ張られるように構成される。尚、刃物取付
枠１１は切断ツール３から開閉又は取外し自在に構成さ
れる。

【００２３】切断ツール３は次のような機構により駆動
される。すなわち、図１Ａ，Ｂに示すように、駆動モー
ターＭの駆動軸に連結されたフライホイール１９と切断
ツール３の駆動部材２０とがタイロッド２１によって連
結され、偏心クランク機構が構成される。そして、この
駆動モーターＭは、電源に接続され、不図示のコンプレ
ッサーが押上シリンダー６を上下方向に移動させるため
に１次及び２次レギューター２２，２３を介して接続さ
れている。

【００２４】また、図１Ａに示すように、切断装置の上
部には、電源スイッチ３０、ブレーカー３１、切削速度
を調整するためのスピートコントローラー３２、切削時
間を調整するためのタイマー３３、加工台４を下降させ
るための下降スイッチ３４等が設けられる。また、液槽
１の一端の底部１ａから上部には、被加工物２の切削深
さの目安を知るための切込目盛３５が設けられる。

【００２５】被加工物２は、次のような構成により上下
方向に振動させられる。すなわち、図４に示すように、
加工台４を支持する基台２４が偏心クランク機構２５を
介して不図示のＡＣサーボモーターに連結される。ま
た、基台２４は板ばね２６を介して液槽１の底部１ａに
取り付けられる。ＡＣサーボモーターは、０〜１８００
ｒｐｍの回転数で矢印方向に回転可能となっており、こ
れにより０〜３０Ｈｚの振動数で被加工物２を上下方向
に振動させることができる。尚、板ばね２６は、基台２
４を振動させるためのものである。

【００２６】本実施例の装置によれば、被加工物２を垂
直方向に振動させることにより、切削刃物１０の往復運
動中に、切削刃物１０と被加工物２とが当たるため（図
５参照）、いわゆるハンマー効果（被加工物２をハンマ
ーでたたいたような衝撃が与えられる）により効率の良
い切削・切断が可能になる。

【００２７】上述の装置を用い、実際に被加工物２を切
断した。この場合、被加工物２に与える振動数は２０Ｈ
ｚとし、振幅が２ｍｍとなるようクランク機構２５を調
整した。また、切断ツール３のスピードは１０ｍ／分と
した。なお、加工液として水道水を用い、切削刃物１０
として電着ダンヤモンドブレードを用いた。その結果、
被加工物２に振動を与えない場合に比べ、切断加工能率
が約２倍に向上した。

【００２８】図６Ａ，Ｂは、被加工物２の振動数及び振
幅を加工能率との関係を示すグラフである。図６Ａに示
すように、被加工物２に与える振動数が大きいほど加工
能率が向上する傾向にある。これは、単位時間当たりに
被加工物２と切削刃物１０との接触回数が増加するから
であると思われる。

【００２９】一方、図６Ｂに示すように、被加工物２の
振幅を大きくしても、ある一定値より加工能率は向上し
ない。したがって、被加工物２の振幅は余り大きくして
も意味がないと思われる。

【００３０】次に、本実施例における切削刃物１０の超
音波洗浄について説明する。図１Ｂに示すように、本実
施例においては、切削刃物１０の直下に２つの超音波発
振器７が配置され、各超音波発振器７からの超音波が直
接切削刃物１０に当たるように構成される。そして、本
実施例においては、被加工物２に対し切断ツール３の移
動方向に配された２つの超音波発振器７によって超音波
を当てることから、図７に示すように、切断ツール３の
往復運動中常に切削刃物１０に超音波ＵＷが当たり、そ
の結果、切削時に切削刃物１０に付着した切屑が常に超
音波ＵＷにより洗浄され、効率の高い切削及び切断を行
うことができる。さらに、本実施例によれば、切削刃物
１０の目詰まり等を防止することができるため、切削刃
物１０の切れ味が長期間持続し、その結果、切削刃物１
０の寿命を延ばすことが可能になる。

【００３１】次に、本実施例の装置を用い、下記条件で
ソーダガラスを実際に切削した。この場合、図８に示す
ように、ソーダガラスＧの長手方向と直交する方向に切
削した。

【００３２】切削刃物（ツール）電着ダイヤモンドブレード加工物ソーダガラス加工寸法５０×２５×１０ｍｍモーター回転数１００ｒｐｍ（サイクル）ストローク１１０ｍｍツール張力１００ｋｇｆ／本加工荷重０．５ｋｇｆ／本加工時間８分加工液水道水超音波周波数２８ｋＨｚツールブレード砥粒 ^#２００

【００３３】上記条件で超音波の有無による切削を行
い、切削刃物１０の状態を確認した。その結果を図９に
示す。図９から理解されるように、超音波を加えないで
切削を行った場合には、約４０回で切削量が大幅に低下
し、それ以降はドレッシング（^#２８０の砥石を数ｍｍ
切削し目立てをすること）を行わなければ使用できなく
なったが、超音波を加えて切削した場合には、約２倍の
７０回程度まで切削が可能になった。この結果、本実施
例によれば切削刃物１０の寿命が大幅に延びることが確
認された。

【００３４】尚、本発明は上述の実施例に限られず、種
々の変更を行うことができる。

【００３５】例えば、上述の実施例においては被加工物
を振動させるようにしたが、本発明はこれに限られず、
切削刃物を上下に振動させることもできる。さらに、被
加工物と切削刃物の両方を振動させることもできる。

【００３６】また、超音波発振器の数についても２つに
限られず、３つ以上設けることもできる。この場合、超
音波が直接切削刃物に当たる位置であれば、切削刃物の
直下に限らず、種々の位置に超音波発振器を設けること
もできる。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように第１の発明によれば、
切削手段を往復させるとともに、この切削手段と被加工
物の間に切削方向と略直交する方向の相対的な振動を与
えて切削することにより、切削及び切断速度を速くする
ことができる。そして、その結果、生産性が向上するた
め、ランニングコスト及びトータルコストのダウンを図
ることができる。さらに、切削手段に付着した切屑が落
ち易くなるため、切断面の粗さを向上させるとともに仕
上がり精度を向上させることができる。

【００３８】また、第２の発明によれば、被加工物を加
工液の液面に対して略直交方向に振動させるための手段
を加工物位置決め台に設けたことから、容易に切削刃物
と被加工物の間に切削方向と略直交する方向の相対的な
振動を与えることができ、上述した第１の発明の効果を
確実に達成することができる。

【００３９】さらに、超音波が直接切削刃物に当たるよ
うに超音波発振器を設けることにより、切削及び切断速
度を一層速くすることができる。また、切断面の粗さ及
び仕上がり精度を一層させることができる。加えて、切
削刃物の寿命を大幅に延ばすことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ本発明に係る切断装置の実施例の平面図で
ある。Ｂ同実施例の内部概略構成図である。

【図２】同実施例の切削刃物の取付方法を示す斜視図で
ある。

【図３】同実施例の刃物取付枠を示す斜視図である。

【図４】同実施例における被加工物を振動させる手段を
示す構成図である。

【図５】本発明に係る切断方法の実施例の概念を示す説
明図である。

【図６】Ａ被加工物の振動数と加工能率との関係を示
すグラフである。Ｂ被加工物の振幅と加工能率との関係を示すグラフで
ある。

【図７】本実施例の切断方法の作用を示すための説明図
である。

【図８】具体的な実施例における切削方向を示す説明図
である。

【図９】電着ダイヤモンドブレードの性能曲線図であ
る。

【符号の説明】

１液槽２被加工物３切断ツール４加工台７超音波発振器１０切削刃物Ｍ駆動モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工物を加工液中に浸漬し、機械的な
切削手段により切断する被加工物の切断方法において、上記切削手段を往復させるとともに、該切削手段と上記
被加工物の間に切削方向と略直交する方向の相対的な振
動を与えて切削することを特徴とする被加工物の切断方
法。
【請求項２】加工液が満たされた液槽と、上記液槽内の底面に設けられ、被加工物を位置決め固定
し該被加工物を液面に対して略直交方向に上下動させる
加工位置決め台と、複数の切削刃物が取り付けられた刃物取付枠と、上記刃物取付枠を上記加工液中で液面と略平行に移動さ
せるガイドレールと、上記ガイドレールに沿って上記刃物取付枠を往復させる
駆動部とを備え、上記加工物位置決め台に、上記被加工物を上記液面に対
して略直交方向に振動させるための手段を設けたことを
特徴とする被加工物の切断装置。
【請求項３】超音波が直接切削刃物に当たるように超
音波発振器を液槽内に設けたことを特徴とする請求項２
記載の被加工物の切断装置。