JPH081772Y2 - セラミックス製チップ刃付丸鋸 - Google Patents

セラミックス製チップ刃付丸鋸

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JPH081772Y2
JPH081772Y2 JP10440589U JP10440589U JPH081772Y2 JP H081772 Y2 JPH081772 Y2 JP H081772Y2 JP 10440589 U JP10440589 U JP 10440589U JP 10440589 U JP10440589 U JP 10440589U JP H081772 Y2 JPH081772 Y2 JP H081772Y2
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circular saw
ceramic
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tip blade
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JP10440589U
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祐次 勝村
学 佐藤
薫 蕎麦田
正文 高森
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東芝タンガロイ株式会社
ユニカ株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案は、各種の材料、特に難削材料とされる積層材
料、繊維強化材料又はセラミックス材料の切断に適する
セラミックス製チップ刃付丸鋸に関する。
(従来の技術) 主として硬質材料又は難削材料の切断に用いられてい
るJIS B4109の超硬合金製チップ刃付丸鋸は、台金に超
硬合金のチップ刃が鑞付けされている。
このような超硬合金製チップ刃付丸鋸を図面に基づい
て説明する。例えば第4図において、1は円板状の台金
であり、背金部分2には超硬合金製チップ刃3cが鑞付に
より接合されている。また、背金部分2には逃げ角5が
7〜15°以上に形成されており、チップポケット部分4
に溜まった切粉が容易に排出される。また、チップポケ
ット部分4の深さdは通常5〜7mmである。
(考案が解決しようとする課題) 最近建造物に用いられる外壁材料、床材料、内装材料
などの建築材料、炉壁などの耐火材料、又は宇宙ロケッ
トに用いられる断熱材料などに代表される各種の材料
は、材質的又は構造的に特徴のある新素材が用いられて
いる。この新素材を上記したような超硬合金製チップ刃
付丸鋸で切断する場合、チップ刃の摩耗が著しく大き
く、その結果切断時の抵抗の増加及び切断力が低下し、
被切断材である新素材の材質によっては、切断面に欠
け、割れ、又はバリが発生するという問題がある。そこ
で、超硬合金よりも耐摩耗性が優れているセラミックス
をチップ刃に使用することが検討されている。
セラミックスと金属の接合方法については、多数の提
案がなされており、その中の一つに、セラミックスであ
る窒化ケイ素と金属との間にメタライズ層を介在させて
両者を接合させる方法として、テレフンケン法、活性化
金属法、水素化金属法、水素化合物法、酸化物ソルダー
法、炭酸銀法などのメタライジング法が提案されてい
る。しかしながら、丸鋸のチップ刃は、背金部分との接
合面積が数mm2〜約30mm2と小さく、しかも実用時には切
断という過酷な条件により、接合面に加わる衝撃力が非
常に大きく厳しいため、背金部分とセラミックス製チッ
プ刃との間の接合強度が充分でないと、切断時にチップ
刃が脱落するという問題がある。
また、たとえメタライズ層を介してセラミックス製チ
ップ刃を背金部分に強固に接合できたとしても、超硬合
金製チップ刃をセラミック製チップ刃に代えただけで
は、目的が達成できない。すなわち、前述したように超
硬合金製チップ刃付丸鋸の場合は、背金部分の逃げ角が
7〜15°と大きくとられており、これをそのままセラミ
ックス製チップ刃付丸鋸に適用しても、靭性の小さいセ
ラミック製チップ刃では被切断材にチップ刃が喰い込ん
だ時に、チップ刃に非常に大きな切断荷重が加わり、チ
ップ刃が破壊されてしまうからである。
更に、たとえ切断時にセラミックス製チップ刃が破壊
されない場合にも、切断時の大きな切断荷重によりチッ
プ刃の摩耗が著しく大きく、切れ味が低下して丸鋸の寿
命が短くなるなどの問題もある。
(課題を解決するための手段) 本考案者らは、上記問題点を解決すべく鋭意研究を重
ねた結果、背金部分の逃げ角を小さくし、チップポケッ
ト部分の深さを適切にし、更に背金部分とセラミック製
チップ刃との熱膨張係数の差から生じる接合時における
熱応力の緩和と、実用時における応力から生じるメタラ
イズ層の塑性変形性から背金部分とセラミックス製チッ
プ刃との間に介在させるメタライズ層の厚さを最適値に
することにより、本考案を完成させた。
すなわち、本考案のセラミックス製チップ刃付丸鋸
は、円板状の台金の外周にチップ刃が接合される背金部
分とチップポケット部分を交互に形成し、該背金部分に
金属及び/又は合金のメタライズ層を介してチップ刃を
接合してなる丸鋸において、該チップ刃がセラミックス
焼結体からなり、かつ該背金部分の逃げ角が5°以下で
あること及び該メタライズ層の厚さが35〜200μmであ
ることを特徴とする。
本考案のセラミックス製チップ刃付丸鋸を代表例とし
ての第1図に基づいて説明する。
台金1は鋼からなる。台金の厚さは台金の大きさや被
切断材の材質を主とした切断条件により異なる。この台
金1の厚さは、特に制限されるものではなく、従来と同
様の厚さで用いることができるが、例えば従来の超硬合
金製チップ刃付丸鋸に比べて約20%薄い厚さにすると、
切断抵抗が減少し、切れ味及び耐摩耗性が向上するので
特に好ましい。チップ刃の接合される背金部分2とチッ
プポケット部分4は台金1の外周に交互に形成され、背
金部分の先端は第2図aに示すように逃げ角5が5°以
下、好ましくは3°以下、特に好ましくは0°であり、
かつ逃げ角が5°以下である部分はyがメタライズ層と
背金部分との境界から上記台金の外周に沿って5mm以上
の巾である。y以外の部分では例えば角をとった形状で
もよい。このように背金部分を広く形成したことによっ
て、チップ刃3aに加わる切断荷重を背金部分全体で受け
るようにしてある。
3aはセラミックス製チップ刃であり、背金部分2にメ
タライズ層3bを介して接合されている。セラミックス製
チップ刃3aの材質としては、その用途により選定するこ
とができ、具体的には、Al2O3を主成分とする酸化物系
セラミックス、ZrO2を主成分とする酸化系セラミック
ス、Si3N4を主成分とする非酸化物系セラミックス、SiC
を主成分とする非酸化物系セラミックスなどを挙げるこ
とができる。このうち、Si3N4を主成分とするセラミッ
クスは、セラミックス系の建築用材料、耐火材料、断熱
材料などを切断する丸鋸として適し、更に非鉄金属材料
などを切断する丸鋸としても適するものである。このSi
3N4を主成分とするセラミックスとしては、Si3N4を50重
量%以上含有した既知のSi3N4焼結体またはサイアロン
系焼結体など、特に室温での硬さが92.0HRA以上及び破
壊靭性値(KIC)が6.0MN/m3/2以上の特性を有するSi3N4
を主成分とする焼結体が好ましい。
セラミックス製チップ刃3aの形状は、例えば第2図
a、b、cのように刃先が突出していてもいなくてもよ
いが、チップ刃先の耐衝撃性から突出していない方が好
ましく、チップ刃先の逃げ角の角度は約15°以下、好ま
しくは7°以下である。チップ刃を掬い面側から見た形
状は第3図に示すように、左右対称の刃(a、b、c)
左右非対称の刃(d、e、f、g)であってもよく、d
とfは右刃、eとgは左刃であり、これら形状の異なる
チップ刃を交互に用いる。また先端は適宜角をとった
b、c、f、gのような形状でもよい。
上記したメタライズ層3bとしては、Ag-Cu-Tiなどの活
性化金属、Ag-Cu-Sn−活性化金属、Cu-Ag−活性化金
属、Ag-Cu-Al−活性化金属、Ag-Cu-Ni−活性化金属、Ag
-Cu-Si−活性化金属、Ag−活性化金属、Cu−活性化金属
等を挙げることができる。このうち、Si3N4を主成分と
するセラミックスの場合は、メタライズ層がAg-Cu-Tiか
らなる組合せにすると接合強度に優れ、特にAg50〜83重
量%と、Cu15〜40重量%と、Ti2〜10重量%とからなる
場合には背金部分とメタライズ層との接合強度を高める
ことが出来るので好ましい。このメタライズ層は、平均
厚さが35μm未満になると、台金の熱膨張係数との差か
ら生じる応力の歪を緩和できなくなって接合強度が低下
し、平均厚さが200μmを超えて厚くなると、セラミッ
クス性チップ刃にクラックが発生しやくすなって接合強
度が低下する。このために、メタライズ層の厚さは35〜
200μmが好ましい。特に、メタライズ層の平均厚さが6
0〜160μmのときには長寿命になりとくに好ましい。
第1図における4はチップポケット部分であり、チッ
プポケット部分4の深さdは、台金の外周から台金の中
心に向っての深さであって、8mm以上であることが好ま
しい。特に背金部分の逃げ角を5°以下にしてチップポ
ケット部分の深さを8mm以上にすると、チップ刃の強度
が向上し、切粉の排出も容易になるので寿命が著しく向
上する。例えば刃数28枚、直径160mmの台金の場合、チ
ップポケット部分の深さdは10mmであり、同径、同刃数
の超硬質合金製チップ刃付丸鋸の場合のチップポケット
部分の深さ5〜7mmよりも深く、かつ広くしてあり、チ
ップポケット部分4が深くかつ広いことにより、切粉の
排出が容易になる。
(作用) 本考案では、セラミックス製チップ刃の、接合強度を
上げるために、メタライズ層の厚さを好適なものに選定
し、セラミックス製チップ刃は超硬合金製チップ刃より
も靭性が小さいことを考慮し、背金部分2に大きな逃げ
面を形成せず、背金部分先端の逃げ角を5°以下とし、
切断時にチップ刃に加わる切断荷重を減少させたことに
よって、セラミックス製チップ刃の破壊を防止し、摩耗
による切れ味の低下を少なくすることができた。
更に、チップポケット部分4の深さdを8mm以上と
し、超硬質合金製チップ刃付丸鋸のチップポケット部分
よりも深くしたことにより、チップポケット部分4の面
積が大きくなり、背金部分の逃げ角を大きく形成しなく
ても切粉が排出されやすくなり、切粉でつまることがな
いので、切断荷重が少なくなり、切断距離が上り、チッ
プ刃の損傷がなくなった。
実施例1 70wt%Ag-26wt%Cu-4wt%Ti組成の金属粉末とエチル
セルロースとテレピネオールを混練したペースト状混合
物を、Si3N4‐AlN-Y2O3組成のSi3N4基セラミックス焼結
体チップ刃(形状2×2.4×6mm)の2.4×6mmと2×2.4m
mの2面にスクリーン印刷法を応用して塗布した後乾燥
した。次いで、それぞれのチップ刃を10-3Torrの真空
中、900℃で1分間保持後、冷却してメタライズ層付チ
ップ刃を得た。
次に得られたメタライズ層付チップ刃(メタライズ層
厚み60〜70μm)を、厚さ1.1mm、直径160mmチップポケ
ット部分の深さ10mmの円板状の台金(SK5)の背金部分
に、Ag-Cuロー材のさしロー及びフラックスを用いて接
合したセラミックス製28枚刃付丸鋸について、背金部分
の逃げ角を0°、1°、3°、5°とした本考案品1〜
4、及び比較品として逃げ角を7°、9°、11°とした
比較品1〜3の丸鋸をそれぞれ作製した。
このようにして得られた本考案品及び比較品の丸鋸を
用いて、厚さ30mmのグラスファイバー入りセメントの切
断試験を行い、寿命までの切断距離を求めて第1表に示
した。
実施例2 Si3N4基セラミックス焼結体チップ刃の組成成分が、S
i3N4‐Al2O3‐HfO2‐Y2O3であること、ペースト状混合
物中の金属粉末組成が63wt%Ag-27wt%Cu-10wt%Tiであ
ること、背金部分の逃げ角が0°であり、チップポケッ
ト部分の深さが表2に示したように構成された以外は、
実施例1と同様に丸鋸を作製し、本考案品5〜7及び比
較品4〜6を得た。
こうして得た本考案品及び比較品の丸鋸を用いて、厚
さ40mmの木片入りセメントの切断試験を行い、その結果
を第2表に併記した。
実施例3 Si3N4基セラミックス焼結体チップ刃の組成が、Si3N4
‐AlN-Al2O3‐WC-Y2O3であること、ペースト状混合物中
の金属粉末組成が65wt%Ag-28wt%Cu-7wt%Tiであるこ
と、及び背金部分の逃げ角が0°であり、メタライズ層
の厚みが第3表に示したように構成された以外は、実施
例1と同様に丸鋸を作製し、本考案品8〜11及び比較品
7〜9を得た。
こうして得た本考案品及び比較品の丸鋸のチップ刃の
クラック発生状況を調べてその結果を第3表に併記し
た。さらに本考案品8〜11及びチップ刃内にクラックの
生じていない比較品7〜8の丸鋸を用いて、厚さ10mmの
人工大理石の切断試験を行い、その結果を第3表に併記
した。
(考案の効果) 本考案のセラミックス製チップ刃付丸鋸は、従来の超
硬合金製チップ刃付丸鋸に比較して、約2.5倍〜約24.6
倍も寿命が向上し、また、セラミックス製チップ刃が破
壊されることもなく、切断荷重を減少させることができ
るので、長時間使用しても摩耗による切れ味の低下が少
ない。したがって、長寿命化が達成される。
【図面の簡単な説明】 第1図は本考案のセラミックス製チップ刃付丸鋸であ
り、第2図はチップ刃付背金部分の形状を示し、第3図
はチップ刃を掬面側から見た形状を示し、第4図は従来
の超硬合金製チップ刃付丸鋸を示す。 1……台金,2……背金部分,3a……セラミックス製チッ
プ刃,3b……メタライズ層,4……チップポケット部分,5
……背金部分の逃げ角
フロントページの続き (72)考案者 蕎麦田 薫 神奈川県川崎市幸区塚越1丁目7番地 東 芝タンガロイ株式会社内 (72)考案者 高森 正文 東京都千代田区岩本町2丁目10番6号 ユ ニカ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−5720(JP,A) 実開 昭60−175603(JP,U) 特公 昭49−37957(JP,B2) 特公 昭58−44635(JP,B2)

Claims (5)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】円板状の台金の外周にチップ刃が接合され
    る背金部分とチップポケット部分を交互に形成し、該背
    金部分に金属及び/又は合金のメタライズ層を介してチ
    ップ刃を接合してなる丸鋸において、該チップ刃がセラ
    ミックス焼結体からなり、かつ該背金部分の逃げ角が5
    °以下であること及び該メタライズ層の厚さが35〜200
    μmであることを特徴とするセラミックス製チップ刃付
    丸鋸。
  2. 【請求項2】前記チップポケット部分の前記台金の外周
    から該台金の中心に向っての深さが8mm以上である請求
    項1に記載のセラミックス製チップ刃付丸鋸。
  3. 【請求項3】前記背金部分の逃げ角が0°であり、かつ
    該逃げ角が0°である部分が前記メタライズ層と該背金
    部分との境界から前記台金の外周に沿って5mm以上であ
    る請求項1又は2に記載のセラミックス製チップ刃付丸
    鋸。
  4. 【請求項4】前記セラミックス焼結体が、窒化ケイ素を
    主成分とした焼結体からなる請求項1乃至3のいずれか
    一に記載のセラミックス製チップ刃付丸鋸。
  5. 【請求項5】前記メタライズ層が、Ag:50〜80重量%とC
    u:15〜40重量%とTi:2〜10重量%とからなる請求項1乃
    至4のいずれか一に記載のセラミックス製チップ刃付丸
    鋸。
JP10440589U 1989-09-07 1989-09-07 セラミックス製チップ刃付丸鋸 Expired - Lifetime JPH081772Y2 (ja)

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JP3170498B2 (ja) 1999-01-29 2001-05-28 兼房株式会社 丸 鋸

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