JPH09216121A - 丸 鋸 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切削抵抗が低く、切断による発熱が少なく、
長寿命の丸鋸を提供する事。 【構成】 台金の周囲に取り付けられるチップの第１す
くい面のすくい角γ１とこれに続く第２すくい面のすく
い角γ２との差γ２ーγ１を２０゜〜２４゜にし、第１
すくい面の長さＳ１を０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍとす
る。さらに刃底の深さｄをピッチＰによって割った値ｄ
／Ｐを４２％〜４６％とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉄鋼材料を高速
に切断する丸鋸に関する。鉄系材料の切断は、高速度鋼
よりなるメタルソー、セグメンタルソー、帯鋸などによ
って行われていた。現在も利用されている。しかしこれ
らの鋸はいずれも切断の速度が遅くて作業能率が低いと
いう欠点がある。そこで鉄鋼材料の切断に、超硬質チッ
プ付きの丸鋸が提案され利用されるようになってきた。

【０００２】円盤状の台金の外周には突出した適数の刃
本体部が形成してある。刃本体部の前端部にはＬ字型に
切り欠きがある。刃本体部の切り欠きに超硬質のチップ
が固着してある。

【０００３】

【従来の技術】特公平６ー２０６６３号は鋼材を高速で
切断するための丸鋸を新規な提案している。これは円板
状の刃本体の外周に多数の台座を形成し、ここに超高合
金のチップを固定した丸鋸である。チップの形状が重要
である。略台形のチップである。

【０００４】被切断物が接触する前面について説明す
る。チップ前面の先端部には狭い少し傾斜したすくい面
がある。さらに傾斜の殆どない広いすくい面がこれに続
く。前者の極狭いすくい面を第１すくい面と呼び、後者
の広いすくい面を第２すくい面と呼んで両者を区別する
ことにする。第２すくい面のさらに根元側には段差があ
ってより高い面に続く。この面を段部と呼ぶことにす
る。それぞれ切断に与るが役割が違う。

【０００５】第１すくい面は最も先端の部分の小さい面
取り部である。対象（被切断物）を切断する上で最も重
要な役割をする。ここを鋭利なきっさきにしておくと最
も切断能力が高いが、そうするとこの部分が破損してし
まう。超高合金は確かに鉄など通常の金属よりもはるか
に硬いがそれだけに脆い。鋭ければ鋭いだけ衝撃によっ
て簡単に破断する。これを防ぐために先端を少し面取り
している。これが第１すくい面である。その長さＳ１と
傾角γ１は切断性能に強く影響する。ここで傾角γ１は
この面と半径方向のなす角度として定義する。切断方向
に傾いた場合を正と定義する。面取りであるから常に第
１すくい面の傾角γ１は負である。

【０００６】第２すくい面は対象物から薄く切り出され
た薄片を滑らせて送る面である。これの長さＳ２と傾角
γ２もチップ形状を決めるパラメータである。傾角は先
ほどと同じように、面と半径方向のなす角度として定義
する。第２すくい面の傾角γ２は０に近い正の数であ
る。第２すくい面の長さＳ２も寸法を決める定数である
がかなりの自由度があって敢えて限定しない。

【０００７】段差はこの薄片を曲げて後ろの方向に巻き
込むようにするものである。段差の長さや傾きもパラメ
ータであるが切断性能に余り関係しない。段部の後半部
が台金の窪み（凹部）に差し込まれて固定される。

【０００８】チップの後面は台金の窪みに嵌合して埋ま
ってしまう。チップの外側面は前面と後面を結ぶ傾斜面
である。この面は対象物を切断するときに、対象物の新
しく露出した面に初めに接触する部分である。この面を
逃げ面と呼ぶ。逃げ面の円周面からの傾角も切断性能に
影響する。これを逃げ角と呼ぶこともある。チップの内
側面はもちろん台金の凹部の底面に接触している。チッ
プの形状はこのように第１すくい面、第２すくい面、段
差、段部、逃げ面の角度や長さによって定義することが
できる。

【０００９】チップ以外にも切断に与る部分がある。台
金のチップのすぐ前方の部分である。これは大きく内側
に湾曲した円弧面になっている。チップの段差によって
起こされた薄片（切粉と呼ぶ）をさらに前に巻き込んで
円弧状にする作用がある。台金のこの円弧部分をここで
は刃底と呼ぶことにする。刃底の円弧面は最終的には直
線部につながり、この直線部がさらに前方のチップを背
面から支持する部分となる。この直線部を背部とここで
は呼ぶ事にする。円周上に並ぶチップ先端を結ぶ線（円
の弦）と第２すくい面、段部、刃底、背部によって囲ま
れる空間を刃室と呼ぶことにする。

【００１０】刃室は、円弧状になった薄片をさらに巻き
込んで渦巻状にする作用を持つ。渦巻の巻き数は１回以
上何回にもおよぶ。コイル状に巻き込まれた薄片はやが
て刃室から遠心力によって排除される。刃室の形状寸法
も重要な因子である。刃室の形状をどのように評価する
か？隣接するチップの刃先を結ぶ線と刃室の底との距離
ｄによって定義できよう。しかしそれでは寸法が変わる
と最適の深さｄも変わる。そこで隣接チップの先端部の
距離をピッチＰと呼ぶことにし、深さｄをピッチＰによ
って割った値ｄ／Ｐによって刃室形状を定義する事にす
る。

【００１１】前述の特公平６ー２０６６３号はこれらの
丸鋸のパラメータに対してつぎの範囲の値が好適である
としている。 １．第１すくい面と第２すくい面の角度の差γ２ーγ１
が２５゜以上である。γ２ーγ１≧２５゜ ２．第１すくい面の長さＳ１＝０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ ３．刃底の深さｄが刃のピッチＰに対する割合 ｄ／
Ｐ＝３０％〜４０％ これらの定数を与えるにあたって、特公平６ー２０６６
３は次のように理由を説明している。

【００１２】［Ｓ１］ 従来、第１すくい面の長さＳ１
が１．０ｍｍ〜２．０ｍｍであった。ために第１すくい
面での切粉（切削によって発生する薄片）の接触長が長
すぎて抵抗が大きくなる。切粉と第１すくい面の接触長
さを少なくする事によって、切削抵抗を減少させる事が
できるはずであるという。そこで従来の値の１／３〜１
／２である０．３ｍｍ〜０．５ｍｍという値を採用する
というのである。

【００１３】［γ１］ 第１すくい面のすくい角γ１
は、従来ー１５゜〜ー１８゜の程度であったが、これで
は抵抗が大きいし切削に伴う発熱が大きいという。それ
で、もっと負の傾角を大きくして切削抵抗を減らすべき
であるとしている。第１すくい面の傾角はー２０゜以下
（γ１＜ー２０゜）が良いとしている。

【００１４】［γ２］ 第２すくい面のすくい角は正の
値であるが、これは半径に沿う場合を０として定義して
いる。小さい正の値にするのが望ましい。負であると切
粉が支えてうまくコイル状にならないからである。そこ
で＋１０゜程度、少なくとも＋５゜以上でなければなら
ないという。

【００１５】［ｄ／Ｐ］ 刃室の深さをｄによって表し
ている。これは鋸全体の寸法によって最適の値が異な
る。そこで丸鋸の寸法を表すピッチＰによって正規化
し、ｄ／Ｐによって刃底深さを表す。段差によって持ち
上げられた切粉が滑らかに刃底を滑って行きコイル状に
形成されるためには、刃室はある程度の深さをもたなけ
ればならない。しかし余りに深いとぐるぐる巻きになっ
たコイル状の切粉が刃室から外部に拝上され難くなると
いう。そこで、ｄ／Ｐ＝３０〜４０％とすると述べてい
る。

【００１６】例えば、直径Ｄが３６０ｍｍで刃数Ｚが６
０の場合の丸鋸で、最適の例は、Ｓ１＝０．４５ｍｍ、
γ１＝ー１５゜、γ２＝＋１５゜、γ２ーγ１＝＋３０
゜、Ｐ＝１８．８４ｍｍ、ｄ＝６．５９ｍｍ、ｄ／Ｐ＝
４４％である。

【００１７】丸鋸であるので、円周はπＤであり、これ
を刃数Ｚで割ってピッチＰ＝πＤ／Ｚという関係があ
る。

【００１８】図１に特公平６ー２０６６３号の最適とす
るパラメータをもつ丸鋸刃先の一部を数字を入れて示
す。チップＡは第１すくい面１、第２すくい面２、段差
３、段部４、底面５、背面６、逃げ面７などの輪郭面を
もつ。台金Ｂの取り付け凹部８にチップＡが固着され
る。台金Ｂは下向きに大きく湾曲した刃底９とこれに続
く背部１０をもつ。刃底９、背部１０とピッチ円１４に
よって囲まれる部分が刃室１１である。

【００１９】γ２ーγ１は第１すくい面と第２すくい面
の交差角の補角である。交差角自体は鈍角であるが、こ
れの補角であるから鋭角になる。γ２ーγ１が大きいと
面の交差角（鈍角）がより鋭くなる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】従来例として紹介した
丸鋸は優れたものである。しかし尚いくつかの難点があ
る。一つは切粉の流れが悪いという事である。今一つは
切削抵抗が大きいということである。図２と図３によっ
てこれを説明する。これは被切断物１２を従来例による
丸鋸によって切断した場合のチップの作用を示すもので
ある。第１すくい面１によって、被切断物１２の表面の
一部を切り起こしている。この薄片（切粉）１３は第１
すくい面１の中途からこの面に接触を初め、第２すくい
面との継ぎ目の角を越えて行く。第１すくい面のすくい
角（傾角）γ１はー１５゜、第２すくい面のすくい角γ
２は＋１５゜であるから、角の角度は１５０゜になる。
切粉１３は、第２すくい面にすぐには接触せずに暫く空
間を通り、段差３でチップに接触しコイル状に曲がり始
める。

【００２１】第１すくい面が広すぎて、しかも傾き角γ
１がー１５゜であるから、切粉となす角度が大きくて接
触抵抗が大きい。大きい抵抗に逆らってチップが被切断
物の表面を削ってゆく。第１すくい面の長さＳ１が長い
ので摩擦力×距離が増える。これは摩擦力がチップに対
してする仕事である。摩擦抵抗による仕事が全て熱に変
換されるので多大の熱が発生する。この熱によりチップ
が劣化するし、熱と摩擦によってチップの第１すくい
面、第２すくい面が急速に摩耗していく。

【００２２】チップの先端と被切断物の間に働く切削抵
抗を小さくすることのできる丸鋸を提供する事が本発明
の第１の目的である。切削抵抗を減らすことによって発
熱を抑制できる丸鋸チップを提供することが本発明の第
２の目的である。発熱と摩擦抵抗を減ずることによって
寿命を延ばす事のできる丸鋸を提供することが本発明の
第３の目的である。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の丸鋸はチップの
第１すくい面の長さＳ１を０．１５ｍｍ〜０．２５ｍ
ｍ、第２すくい面のすくい角γ２から第１すくい面のす
くい角γ１を差し引いたγ２ーγ１を２０゜〜２４゜と
する。さらに刃底の深さｄをピッチＰで割った値ｄ／Ｐ
＝４２〜４６％とする。従来例と比較すると、次のよう
に違う。

【００２４】 本発明 特公平６ー２００６６３ γ２ーγ１ ２０゜〜２４゜ ２５゜以上 Ｓ１ ０．１５〜０．２５ｍｍ ０．３〜０．５ｍｍ ｄ／Ｐ ４２〜４６％ ３０〜４０％ γ２ーγ１は従来のものより小さくなっている。第１す
くい面と第２すくい面の交差角（鈍角）がより平角（１
８０゜）に接近する。角がより鈍くなり摩擦抵抗を下げ
る。Ｓ１が従来のものより狭くなり、この部位での切粉
と面の接触抵抗を下げるようになっている。両者相まっ
て切削抵抗を下げ発熱を抑制する。さらに刃底が従来よ
りも深くなっている。これは切粉をコイル状に丸めて蓄
える為の刃室の容積を増大させたものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】図４に本発明の実施例に係る丸鋸
のチップの台金への取り付け部分のみを示す。チップＡ
は超高合金による硬質の部材である。ＷＣなどの材料を
用いることができる。刃の先端部をＴｉＣ、ＴｉＮなど
によって被覆するとさらに良い。

【００２６】円盤状の台金Ｂの円周上に多数のチップ取
り付け凹部８を設けている。凹部８にチップＡが固定さ
れる。チップＡは、略四角形状を呈する。尖点が第１す
くい面１である。これに続いて第２すくい面２がある。
第１すくい面の半径方向に対する傾角を第１すくい角γ
１という。第２すくい面の半径方向に対する傾角を第２
すくい角γ２と呼ぶ。第２すくい面２に続いて段差３が
あり、切粉を前方へ曲げるように働く。段差３に続いて
段部４がある。段部４は半径方向にそっている。

【００２７】段部４から輪郭線が９０゜折れ曲がる。周
方向に平行な面が底面５であり、さらに背面６と続く、
台金Ｂの凹部８には底面５と背面６によってチップが固
定される。背面６に続いて逃げ面７があり、これが前記
第１すくい面１に連続している。逃げ角は７．０゜〜１
０．０゜程度とすると良い。

【００２８】台金Ｂの方には、チップＡを固定するため
の凹部８があるが、その他に凹部８に連続する円弧状の
刃底９、刃底９に続く背部１０が形成される。背部１０
は直線状又は曲線状の傾斜面である。これが直後のチッ
プの第２すくい面の延長線となす角度をＱとする。Ｑは
３５゜以上ある事が望ましい。刃底９が円弧状であるの
は切粉をここでうまく螺旋にするためである。台金の直
径Ｄは凹部の先端から先端までを言う。ピッチ円はこの
先端を通る円である。刃数がＺであれば、台金の凹部先
端の間の距離はπＤ／Ｚである。これがピッチＰであ
る。ピッチ円から刃底までの距離を深さｄというが、本
発明はこれを深くする。ｄ／Ｐが４２〜４６％とするの
である。従来のものに比較して約５％深くなっている。
刃室１１が大きくなるから切粉を巻き込んで保持できる
容積が増える。

【００２９】これらの特徴によって、本発明は切削抵抗
が小さく発熱の少ない丸鋸を製造することができる。

【００３０】

【実施例】図５に好適な実施例を示す。これは図１と同
じ寸法の丸鋸を示す。直径は３６０ミリ、刃数は６０で
ある。ピッチは１８．８４ｍｍである。チップのパラメ
ータは図面に書き入れてあるが、第１すくい面の長さは
Ｓ１＝０．１５〜０．２５ｍｍ、第１すくい面のすくい
角γ１＝ー２０゜、第２すくい面のすくい角はγ２＝０
゜である。またｄ＝８．０６ｍｍであり、ｄ／Ｐ＝４３
％になっている。

【００３１】この丸鋸によって鉄系の被切断物を切断し
ようとする場合、外径が１０ｍｍ〜１００ｍｍの大きさ
の材料を、５０ｍ／分〜１７０ｍ／分の高速の切断速度
で切断することができた。

【００３２】

【発明の効果】図６、図７によって本発明の丸鋸の切断
の様子を説明する。被切断物１２の表面から薄い切粉を
切り出すのは第１すくい面１ではなく、第２すくい面２
である。切粉１３は狭い第１すくい面１には接触しない
で、母体を離れるとすぐに第２すくい面２に接触する。
これは第１すくい面１が十分に狭い（Ｓ１＝０．１５〜
０．２５ｍｍ）からである。

【００３３】もしも第１すくい面に初めに触れると、こ
れのすくい角が負であるから抵抗が大きくなるのである
が（図３のように）、本発明の場合は切粉は初めから第
１すくい面１に触れない。図７にこれを明白に示す。最
初から切粉は第２すくい面２に当たる。これは正または
０のすくい角γ２を持つから、切粉の内側へ滑り込もう
とする運動を妨げない。γ２が負でないから抵抗が小さ
い。円滑に切粉が刃室の内部に滑り込む。これが本発明
の最も顕著な利点である。さらに切粉は段差３で丸めら
れて刃室で反転し螺旋変形する。コイル状に巻いて刃室
に満ちる。

【００３４】結局切削抵抗が 低く、発熱も少なくな
る。より硬く太い被切断物をもより短時間で切断するこ
とができる。チップの寿命も長くなる。優れた発明であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例に係る丸鋸の形状と好適な寸法をしめす
ためのチップ近傍の拡大図。

【図２】従来例に係る丸鋸においてチップ部分によって
どのように被切断物の表面が切り取られて切粉に変形す
るかという事を説明するための丸鋸チップ部分の断面
図。

【図３】従来例においてチップ先端の第１すくい面と切
粉の相互作用を示すための図２の拡大図であって、第１
すくい面と切粉の摩擦抵抗が大きく、切削抵抗を大きく
していることを説明する部分断面図。

【図４】本発明の実施例に係る丸鋸を説明するための丸
鋸のチップの近傍を示すための一部正面図。

【図５】本発明の好適な実施例の寸法を示すための説明
図。

【図６】本発明の丸鋸のチップがどのように被切断物を
切断し、切粉がどのように円弧状に巻かれて行くのかを
説明するための正面図。

【図７】図６の拡大図であって、切粉が最初に正のすく
い角を持つ第２すくい面に接触するので摩擦が少なく切
削抵抗が小さい事を説明するための説明図。

【符号の説明】

１ 第１すくい面 ２ 第２すくい面 ３ 段差 ４ 段部 ５ 底面 ６ 背面 ７ 逃げ面 ８ 台金の凹部 ９ 刃底 １０ 背部 １１ 刃室 １２ 被切断物 １３ 切粉 １４ ピッチ円 γ１ 第１すくい角 γ２ 第２すくい角 ｄ 刃底のピッチ円からの深さ Ｐ チップのピッチ Ａ チップ Ｂ 台金

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円板状であって外周に等間隔に凹部が設
   けられている台金と、台金の周囲の凹部に固着される複
   数のチップとよりなり、チップの被切断物に当たる前面
   には先端側から第１すくい面とこれに続く第２すくい面
   が設けられ第１すくい面のすくい角γ１は負であり、第
   １すくい角γ１と第２すくい面のすくい角γ２との差γ
   ２ーγ１を２０゜〜２４゜にし、第１すくい面の長さＳ
   １を０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍとし、台金の凹部の前
   方の刃底の深さｄをチップのピッチＰによって割った値
   ｄ／Ｐを４２％〜４６％とした事を特徴とする丸鋸。