JPH08225850A

JPH08225850A - 刃物の熱処理方法

Info

Publication number: JPH08225850A
Application number: JP3274495A
Authority: JP
Inventors: Isao Fuwa; 勲不破; Masahiro Ikegami; 正弘池上; Riyuuji Ootani; 隆児大谷; Hidesumi Okamura; 英澄岡村; Noboru Kusano; 昇草野
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1995-02-22
Publication date: 1996-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】切刃のみを高硬度で耐磨耗性のある材質とし
て十分長い刃先寿命を付与するとともに、台金などの切
刃を除いた部分を靱性化して切削時の衝撃に十分耐える
ような刃物を、簡単な処理工程によって容易に形成でき
る刃物の熱処理方法の提供。【構成】切刃１と台金２とを有する刃物３全体に硬化
処理を行ったのち、局所加熱手段によって、少なくとも
切刃１の刃先1aを除いて、硬化処理よりも低温で加熱し
徐冷する靱性化処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は刃物の熱処理方法に関
し、詳しくは、木材、ステンレス鋼などの鉄系材料、非
鉄金属、石膏ボード、サイデングなどの窯業系材料、人
造大理石などの石材または半導体などのような、様々な
材料の切断に用いられる丸鋸刃、往復運動刃または楕円
運動刃などの刃物の熱処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】被削材を切断する切刃と、この切刃を保
持する台金とより成る刃物において、切刃は高硬度で耐
磨耗性のある材質であって、刃先寿命を維持できるもの
である必要があり、台金は靱性のある材質であって、切
断時の衝撃に耐え得るようなものである必要がある。し
かし、これらの高硬度および耐磨耗性と、靱性とは相反
する性質であって、これらの性質を兼ね備えた材料は得
難いものである。

【０００３】そこで、従来の刃物では、切刃と台金とを
別種類の材料で形成し、両者を接合して刃物を形成して
いる。この場合、製造工程が複雑になるものである。ま
た、刃物全体を一種類の材質で形成したのち、切刃また
は台金の部分を処理して、要求される靱性または高硬度
などの特性を付与する処理方法も行われている。

【０００４】このような処理方法としては、特開平１−
１１１８１３号公報に示されるものがあり、この処理方
法では、図12に示すように、やすりの硬化させたい切刃
１先端部1aの一部にのみレーザ光15を照射している。こ
のようなレーザ光15の照射によって、切刃１先端部1aの
みが加熱されるとともに、自然冷却によって急冷され
る。したがって、切刃１の先端部1aにのみ焼き入れされ
て、高硬度であって、耐磨耗性があるという特性が付与
されるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例にあっては、レーザ光15の照射方向、照射部位ま
たは走査条件などを機械的、電気的に微妙にコントロー
ルする必要がある。さもないと、不要な部分までをも加
熱したり、または急冷が不十分となったりして、満足な
焼き入れがなされないのである。

【０００６】本発明は、以上のような問題点を解決する
ためになされたものであり、その目的は、切刃のみを高
硬度で耐磨耗性のある材質として十分長い刃先寿命を付
与するとともに、台金などの切刃を除いた部分を靱性化
して切削時の衝撃に十分耐えるような刃物を、簡単な処
理工程によって容易に形成できる刃物の熱処理方法の提
供にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の発明は、切刃１と台金２とを有する刃物３全
体に硬化処理を行ったのち、局所加熱手段によって、少
なくとも切刃１の刃先1aを除いて、硬化処理よりも低温
で加熱し徐冷する靱性化処理を施すことを特徴として構
成している。

【０００８】なお、硬化処理は高温度に加熱したのち、
急冷するなどしてなされ、靱性化処理は硬化処理より低
い温度で加熱したのち、徐冷するなどして行われる処理
である。一例として温度を例示すれば、硬化処理は約12
50℃程度でなされ、靱性化処理は700 ℃程度でなされ
る。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、局所加熱手段として、高周波加熱を行うこ
とを特徴として構成している。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、局所加熱手段として、刃物３を通電加圧治
具４によって挟持押圧するとともに、この通電加圧治具
４に通電することを特徴として構成している。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、局所加熱手段として、高エネルギービーム
５を照射し、刃物３の厚さ方向全体を加熱することを特
徴として構成している。

【００１２】なお、高エネルギービーム５としては、レ
ーザまたは電子ビームなどを用いることができる。そし
て、これらのビームの照射強度を調整することによっ
て、刃物３の厚さ方向全体が加熱される。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、局所加熱手段として、高エネルギービーム
５を照射し、刃物３の表面部のみを加熱することを特徴
として構成している。

【００１４】なお、高エネルギービーム５としては、レ
ーザまたは電子ビームなどを用いることができる。そし
て、この高エネルギービーム５の照射強度を調整するこ
とによって、刃物３の表面部のみ加熱される。

【００１５】請求項６記載の発明は、請求項１ないし５
のいずれかの発明において、台金２に形成された取り付
け孔６周辺の加熱温度を、他の部分より低くして靱性化
処理を施すことを特徴として構成している。

【００１６】請求項７記載の発明は、請求項４または５
記載の発明において、高エネルギービーム５の照射を、
均一に一定の間隔を空けて行うことを特徴として構成し
ている。

【００１７】請求項８記載の発明は、請求項４または５
記載の発明において、高エネルギービーム５を照射を、
切刃１の根元1bの部分に行うことを特徴として構成して
いる。

【００１８】請求項９記載の発明は、請求項１ないし８
記載のいずれかの発明において、刃物３を焼結によって
形成することを特徴として構成している。

【００１９】

【作用】請求項１記載の発明では、切削加工に適した硬
度を有する切刃１の、少なくとも刃先1aを除いて刃物３
が加熱され、この加熱された部分に靱性が付与されてい
る。したがって、少なくとも刃先1aは切削加工に適した
硬度を有するとともに、台金２などの部分が靱性を有し
て切削時の衝撃をよく吸収するように熱処理される。

【００２０】請求項２記載の発明では、高周波加熱によ
れば、少なくとも刃先1aを除いて限定された部分に高周
波出力を加えて、この高周波出力を加えた部分を加熱
し、靱性を付与することができる。

【００２１】請求項３記載の発明では、通電加圧治具４
に通電することによって、この通電加圧治具４に挟持さ
れた刃物３の部分が加熱される。したがって、少なくと
も刃先1aを除いた部分を挟持すれば、刃先1aを除く部分
に靱性を付与することができる。

【００２２】また、刃物３が挟持押圧されているので、
硬化処理による刃物３の変形が抑えられる。

【００２３】請求項４記載の発明では、高エネルギービ
ーム５は、ビームを細く絞ることができて、限定した部
分のみを加熱することが容易である。

【００２４】請求項５記載の発明では、刃物３の表面部
のみの加熱となるので、与える熱エネルギーを少なくし
て、熱処理による刃物３の歪みを小さくおさえることが
できる。高エネルギービーム５は強度の調整が容易なの
で、表面にのみ加熱を限定するように調整することが容
易になされる。

【００２５】請求項６記載の発明では、取り付け孔６周
辺の加熱温度を、他の部分より低くしているので、他の
部分に比較してある程度の硬度を有して靱性化される。

【００２６】請求項７記載の発明では、高エネルギービ
ーム５を、均一に一定の間隔を空けて行うことによっ
て、全面に照射することがないので、照射面積を少なく
し、照射時間を短くすることができる。

【００２７】請求項８記載の発明では、高エネルギービ
ーム５が、切刃１の根元1bの部分にのみ行われ、この根
元1bの部分に靱性が付与されている。したがって、刃先
1aに加わる切削時の衝撃がこの部分の靱性によって遮断
される。また、照射面積が極めて限定されるので、照射
時間をより短くすることができる。

【００２８】請求項９記載の発明では、刃物３を焼結に
よって、所望の切削加工に適した形状に形成される。

【００２９】

【実施例】本発明の一実施例を以下に添付図を参照して
説明する。

【００３０】図１は同実施例の刃物の熱処理方法におけ
る製造工程を示す説明図であり、（Ａ）〜（Ｅ）は各工
程における製品の状態を示している。図２ないし図９
は、靱性化処理の工程を具体的に示した説明図である。
また、図10は靱性の試験方法を示す説明図であり、図11
はこの試験によって得られるグラフ図である。

【００３１】以下、図１に基づいて、刃物の熱処理工程
を順に説明する。最初に（Ａ）に示すように、高速度鋼
系の金属粉末11とワックスおよびポリマーなどから成る
バインダー12とを混練し、射出成形して（Ｂ）に示すよ
うな刃物３の形状を有する成形品3aを得る。つぎに、こ
の成形品3aを500 ℃で２４時間加熱してバインダー12な
どの有機物を除去する。さらに、1250℃で１時間焼結
し、（Ｃ）に示す焼結品3bを得る。さらに、この焼結品
3bを硬化処理として1200℃で焼き入れし、全体を高硬度
化させた（Ｄ）に示す焼結品3cとする。このような焼き
入れによって、硬度をＨＶ約900 程度とすることができ
る。次いで、（Ｅ）に示すように、切刃１と台金２とを
有する刃物３全体に硬化処理を行ったのち、少なくとも
刃先1aを除いて、刃物３を局所加熱手段によって加熱す
る靱性化処理を施すことによって、切刃１の部分が硬
く、台金２が高靱性な刃物３を得ている。このときの靱
性化処理の加熱は650 〜800 ℃程度で行っている。この
ような靱性化処理によって、硬度をＨＶ約600 程度とす
ることができる。

【００３２】加熱時間は５〜30秒間が適切であって、こ
れ以上行うと、焼きなまし状態となって強度が低下した
り、または、半焼き入れ状態となって、靱性低下を引き
起こす。また、切刃１の部分に熱の影響が及ぶのを防ぐ
ために、窒素ガスなどを冷却ガスとして切刃１の部分に
吹き付けると、より確実に切刃１の部分の硬度を低下さ
せることがないので好ましい。

【００３３】この結果、少なくとも刃先1aは切削加工に
適した硬度を有するとともに、台金２などの部分が靱性
を有するように熱処理される。したがって、切刃１の刃
先1aの硬度が高く、耐磨耗性が向上し、切削性がよく、
刃先寿命が十分長いものであるとともに、台金２の部分
の靱性によって切削時の衝撃に十分耐えて破損しにくい
刃物３を形成できる。また、この熱処理方法は、局所加
熱手段によって、切刃１の少なくとも刃先1aを残して加
熱するだけでよいので、簡単な処理工程であって、刃物
３の熱処理が容易なものである。

【００３４】また、この熱処理方法は、切刃１の特定部
位に硬化処理を集中させるものではなく、切刃１の少な
くとも刃先1aを残して加熱するだけで靱性化処理を行う
ものである。したがって、硬化処理をある特定部位に集
中させるための複雑なコントロールを省くことができ
て、簡単な処理工程でありながら、切削性がよく、刃先
寿命が十分長い刃物３の得られる刃物の熱処理方法とな
っている。

【００３５】また、切刃１が焼結によって、所望の切削
加工に適した形状に形成され、切削性のよい刃物３が得
られている。

【００３６】なお、以上の刃物の熱処理方法の説明は刃
物３として丸鋸刃を示しているが、丸鋸刃に限らず、種
々の形状の刃物３にも適用することができる。たとえ
ば、刃物３が往復運動する往復刃、または楕円運動する
楕円運動刃などのように、異なる形状の刃物３にも適用
することができるのである。

【００３７】また、この靱性化処理は、切刃１の刃先1a
のみならず、切刃１全体または台金２の一部も含めた部
分を除く部分に対して行い、種々の切削用途に対応した
ものとすることができる。刃先1aのみが高硬度化してい
るようにすれば、この切刃１は切れ味がよいのみなら
ず、靱性も有して破損しにくいものとなる。また、切刃
１の破損を心配しなくてよいような切削用途には、切刃
１全体を除いて靱性化処理を施す方が、靱性化処理が容
易になるので好ましいのである。

【００３８】また、刃物３全体を焼結品3bとしている
が、切刃１のみを焼結品として形成するか、または、刃
物３全体を高硬度な金属で形成し、切刃１の部分を除い
て靱性化させてもよいものである。

【００３９】以下に、図２ないし図９を参照して、さら
に詳しく、この実施例の刃物の熱処理方法における局所
加熱手段によって行う靱性化処理を具体的に説明する。
これらの図は、靱性化処理のそれぞれ異なる工程を示す
説明図である。

【００４０】図２に示す靱性化処理では、高周波加熱に
よって、靱性化処理を施すようにしている。刃物３とな
る焼結品3cの台金２の部分の両面にリング状の高周波コ
イル４を配して、高周波電力を印加して加熱を行ってい
る。

【００４１】このような高周波加熱によれば、切刃１、
この切刃１から台金２へ接続する部分および台金２の取
り付け孔６の周辺部を残して、効率よく焼結品1cの加熱
がなされ、650 〜800 ℃に５〜30秒間加熱する靱性化処
理を迅速に行うことができる。

【００４２】なお、刃物３の厚みが薄い場合には高周波
コイル４を片面にのみ配して加熱を行うことができる。
また、焼結品1cを回転させることによって、全体を均一
に加熱することができて、好ましいものである。

【００４３】図３の断面図に示す靱性化処理では、図１
に示した状態の焼結品3cを、通電加圧治具４によって挟
持押圧するとともに、この通電加圧治具４に通電して挟
持した部分を加熱し、靱性化処理を施している。通電加
圧治具４としては、挟持押圧に耐えるように十分強度の
大きい金属板などを用い、この通電加圧治具４の中央部
をボルト・ナット13で締結するようにして使用してい
る。

【００４４】このような靱性化処理によれば、焼結品3c
の台金２の部分が通電加圧治具４によって挟持押圧して
いるので、靱性化処理による焼結品3cの変形が抑えら
れ、歪みの少ない正確な形状の刃物３を得ることができ
る。

【００４５】図４に示す靱性化処理では、図１に示した
状態の焼結品3cに、高エネルギービーム５を照射し、刃
物３の厚さ方向全体を加熱して靱性化処理を施してい
る。また、高エネルギービーム５としては、炭酸ガスレ
ーザまたはＹＡＧレーザなどのレーザまたは電子ビーム
などを用いることができる。そして、これらのビームの
スポット径または高エネルギービーム５の出力を適切に
コントロールし、照射強度を調整することによって、刃
物３の厚さ方向全体が加熱される。

【００４６】このような靱性化処理によれば、高エネル
ギービーム５によって限定した部分の加熱が効率よく行
われ、650 〜800 ℃に５〜30秒間加熱する靱性化処理を
迅速に行うことができる。

【００４７】図５に示す靱性化処理では、図４のものと
異なり、高エネルギービーム５の照射強度を調整照射
し、加熱を刃物３の表面部のみとしている。

【００４８】このような靱性化処理によれば、与える熱
エネルギーを少なくして、刃物３の歪みを小さく抑えて
熱処理することができる。したがって、正確な形状の熱
処理された刃物３を得ることができる。

【００４９】図６に示す靱性化処理では、図４のものと
異なり、高エネルギービーム５の照射を、台金２に形成
された取り付け孔６周辺の加熱温度が、他の部分より低
くなるような高エネルギービーム5bとしている。つま
り、他の部分は通常の靱性化処理の加熱温度700 〜800
℃となる高エネルギービーム5aとし、取り付け孔６周辺
の部分は加熱温度500 〜600 ℃となる高エネルギービー
ム5bとしているのである。

【００５０】このような靱性化処理によれば、取り付け
孔６周辺が他の部分に比較してある程度の硬度を有して
靱性化されるので、この方法で形成された刃物３を機械
に取り付けた場合、しっかりと取り付けられるととも
に、取り付け孔６周辺に傷がつきにくいものになってい
る。

【００５１】なお、上記の図４ないし図６の高エネルギ
ービーム５は、スポット径を絞って特定の部分に限定し
て照射することができるので、靱性化処理を施さずに高
硬度の刃先1aを確実に残すことができる点で、特に好ま
しいものである。

【００５２】図７に示す靱性化処理では、図４のものと
異なり、高エネルギービーム５の照射を、均一に一定の
間隔を空けて台金２の部分に行うようにしている。

【００５３】図８は、このような一定の間隔を空けた高
エネルギービーム５の照射パターンを示し、（Ａ）は、
格子状のもの、（Ｂ）は放射状のもの、（Ｃ）は同心円
状のものを示している。このように、様々な形状に、均
一に一定の間隔を空けて照射パターンを形成するとよい
ものである。

【００５４】このような靱性化処理によれば、高エネル
ギービーム５を照射する部分を減らすことができるの
で、照射時間を短くして処理時間を短縮することができ
る。

【００５５】図９に示す靱性化処理では、図４のものと
異なり、高エネルギービーム５の照射を、切刃１の根元
1bの部分にのみ行っている。この図の（Ａ）は靱性化処
理を行っている状態の断面図、（Ｂ）はこの処理工程で
得られた丸鋸刃３を平面図に示しているこのような靱性
化処理によれば、（Ｂ）に示すように、切刃１の根元の
部分に靱性が付与されて、切削時に刃先1aに加わる切削
時の衝撃がこの部分の靱性によって遮断されるので、切
削性がよいとともに破損しにくい刃物３となる。また、
高エネルギービーム５の照射部分が、図８のものよりさ
らに少ないので、処理時間をさらに短縮することができ
る。

【００５６】以上の靱性化処理によって得られた台金２
の部分について、靱性を評価した結果、十分に靱性が付
与されていることが確認できた。

【００５７】図10は靱性の評価試験を示す断面図であっ
て、この図に示すように試験片を二点Ａ、Ｂで支持し、
この二点間の中間Ｃに荷重Ｆを加えて三点曲げ試験を行
ったものである。

【００５８】図11はこの試験結果を示すグラフ図であっ
て、横軸に変移としてたわみ量を、縦軸に荷重Ｆをとっ
ている。この図において、試験片が破断する点Ｇまでの
荷重−変移曲線ｆと横軸とで囲まれる部分の面積を、試
験片の断面積で割った数値が靱性を表している。この具
体的な数値を具体的に示すと、この実施例の靱性化処理
によって得られた台金２の部分は、10〜20kgf/mmなのに
対して、硬化処理のみでは８kgf/mm以下の数値となって
いる。

【００５９】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、切刃の部分の
硬度を残したまま、少なくとも切刃の刃先を除いた部分
を靱性化することによって、切刃のみを高硬度で耐磨耗
性のある材質として十分長い刃先寿命を付与するととも
に、切削時の衝撃に十分耐えて破損しにくいとともに、
切削時の振動および騒音を抑えることのできる刃物を形
成できる。

【００６０】この熱処理方法は、切刃の少なくとも刃先
を除いて加熱するだけでよいので、簡単な処理工程であ
って、刃物の熱処理が容易である。

【００６１】請求項２記載の発明では、高周波加熱によ
って、限定された部分を加熱することが効率よく行わ
れ、迅速に靱性化処理を行うことができる。

【００６２】請求項３記載の発明では、通電加圧治具に
よる刃物の挟持押圧によって、硬化処理による刃物の変
形が抑えられるので、歪みの少ない正確な形状の刃物を
得ることができる。

【００６３】請求項４記載の発明では、高エネルギービ
ームによって、限定した部分を加熱することが効率よく
行われ、迅速に靱性化処理を行うことができる。

【００６４】請求項５記載の発明では、与える熱エネル
ギーを少なくして、刃物の歪みを小さくおさえて熱処理
することができる。したがって、正確な形状の刃物を得
ることができる。

【００６５】請求項６記載の発明では、取り付け孔周辺
が他の部分に比較してある程度の硬度を有して靱性化さ
れるので、この方法で形成された刃物を機械に取り付け
た場合、しっかりと取り付けられるとともに、取り付け
孔周辺に傷がつきにくいものになっている。

【００６６】請求項７記載の発明では、高エネルギービ
ームの照射部分が少ないので、照射時間を短くし、処理
時間を短縮することができる。

【００６７】請求項８記載の発明では、切刃の根元の部
分に靱性が付与されて、切削時に刃先に加わる切削時の
衝撃がこの部分の靱性によって遮断されるので、切削性
が酔いとともに破損しにくい刃物となる。

【００６８】また、高エネルギービームの照射部分がさ
らに少ないので、処理時間をさらに短縮することができ
る。

【００６９】請求項９記載の発明では、刃先が焼結によ
って、所望の切削加工に適した形状に形成され、切削性
のよい刃物を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における刃物の製造工程を示
す説明図であり、（Ａ）〜（Ｅ）は示している。

【図２】同上実施例における硬化処理工程を示す平面図
である。

【図３】同上実施例における別の硬化処理工程を示す断
面図である。

【図４】同上実施例におけるさらに別の硬化処理工程を
示す断面図である。

【図５】同上実施例におけるさらに別の硬化処理工程を
示す断面図である。

【図６】同上実施例におけるさらに別の硬化処理工程を
示す断面図である。

【図７】同上実施例におけるさらに別の硬化処理工程を
示す断面図である。

【図８】同上の硬化処理工程における照射パターンを示
す平面図であって、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ
異なるパターンを示している。

【図９】同上実施例におけるさらに別の硬化処理工程を
示す説明図であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図
を示している。

【図10】同上実施例における靱性の評価方法を示す断面
図である。

【図11】同上の評価方法におけるグラフ図である。

【図12】従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１切刃２台金３刃物４通電加圧治具５高エネルギービーム６取り付け孔 11 金属粉末 12 バインダー 13 ボルト・ナット 15 レーザー光 20 試験片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡村英澄大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者草野昇大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】切刃と台金とを有する刃物全体に硬化処
理を行ったのち、局所加熱手段によって、少なくとも切
刃の刃先を除いて、硬化処理よりも低温で加熱し徐冷す
る靱性化処理を施すことを特徴とする刃物の熱処理方
法。
【請求項２】局所加熱手段として、高周波加熱を行う
ことを特徴とする請求項１記載の刃物の熱処理方法。
【請求項３】局所加熱手段として、刃物を通電加圧治
具によって挟持押圧するとともに、この通電加圧治具に
通電することを特徴とする請求項１記載の刃物の熱処理
方法。
【請求項４】局所加熱手段として、高エネルギービー
ムを照射し、刃物の厚さ方向全体を加熱することを特徴
とする請求項１記載の刃物の熱処理方法。
【請求項５】局所加熱手段として、高エネルギービー
ムを照射し、刃物の表面部のみを加熱することを特徴と
する請求項１記載の刃物の熱処理方法。
【請求項６】台金に形成された取り付け孔周辺の加熱
温度を、他の部分より低くして靱性化処理を施すことを
特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の刃物の
熱処理方法。
【請求項７】高エネルギービームの照射を、均一に一
定の間隔を空けて行うことを特徴とする請求項４または
５記載の刃物の熱処理方法。
【請求項８】高エネルギービームを照射を、切刃の根
元部分に行うことを特徴とする請求項４または５記載の
刃物の熱処理方法。
【請求項９】刃物を焼結によって形成することを特徴
とする請求項１ないし８のいずれかのに記載の刃物の熱
処理方法。