JPS58202711A

JPS58202711A - 丸刃工具

Info

Publication number: JPS58202711A
Application number: JP57083739A
Authority: JP
Inventors: Shozaburo Maruyama; 昭三郎丸山; Yasuyoshi Amaya; 天谷　康美
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1982-05-18
Filing date: 1982-05-18
Publication date: 1983-11-26
Also published as: JPH0260450B2

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】この発明は、磁気テープに代表されるようなテープ類を
製造するに際し、幅広の原板を所望の幅に切断するのに
用いられる丸刃工具に関する。

一般に、との種火刃工具には、第１図および第２図に示
すように、上下一対として使用される上刃１および下刃
２とがある。

上刃１としては、例えば第３図に示すように、一端部に
フランジ部１１＆を有し、他端部に締付はナツト１２が
ねじ込まれた愉製のシャフト１１の外周に、切刃１３ａ
を有するリング状の超硬合金製刃物１３、サラバネ１４
および鋼製のスペーサ１５が交互に複数個（通常４０個
程Ｉｎ）宛嵌合されるとともに、フランジ部１１ａと刃
物１３との間および締付はナツト１２とスペーサ１５と
の間にはそれぞれスペーサ１６．１７が嵌合されてなる
ものが知られている。なお、刃物１３はサラバネ１４が
弾性変形することによシ、シャフト１１０軸巌方向に移
動可能とされている。

一方、下刃２は所望のテープ幅の基準となるものである
。従って、切刃のピッチを高精度なものとする必要があ
る。そこで、下刃２においては、第４図に示すように、
上刃１における刃物とスペーサとを一体に形成した刃＠
２３を用いることによシ、研削面を半減させ、各刃物２
３の切刃２３＆のピッチ釉匿を向上させている。すなわ
ち、下刃２は一端部にフランジ部２１１Ｌを有する鋼製
のシャフト２１の外周に、上刃１の刃物１３と同数の刃
物２３を嵌合するとともに、刃物２３とフランジ部２３
＆との間にスペーサ２６を、図中右端の刃物２３の外側
にスペーサ２５．２７をそれぞれ嵌合し、締付はナツト
２２によって締付は固定してなる奄のである。

そして、これら上刃１と下刃２とを組み合わせて使用す
る場合には、刃物１３の切刃１３＆が形成された側１１
１１３ｂと刃物２３の切刃２３１Ｌが形成された側面２
３ｂとの外周部を対向させ、そして上刃１と下刃２とを
軸一方向に相対移動させて側面１３ｂと１４１１面２３
ｂとを接触させ、接触後さら辷若干蓋相対移動（以下、
この接触後の移動量をオーバーハング量という。）させ
ることによ択匈面１３ｂと細面２３ｂとに所定の面圧を
付与するようにして使用する。この所定の面圧を付与す
ることは、＠面１３ｂ、２３ｋｌどうしを密接させ、切
刃１３＆、２３１Ｌによる良好な切削性を得るという点
およびテープのＦ９ｒ望の切断−を得るという点から特
に１要である。

ところで最近、このような丸刃工具においては、磁気テ
ープの需要が増大していることから、生産性の向上を図
るため、丸刃１３ａ、２３ａの直径を大きくした）ある
いは回転速度を上けたシしてテープの切断速１を向上す
ることが検討されている。ところが、刃物１３．２３の
直径を大きくしたり、回転速度を上けたシする程、切刃
１３ｍ、不伽いになる上、切断面が態化する等の問題が
発生し、切断速度の向上を図ることが困難であったこの
発明は、上記事情を考慮してなされたもので、切刃部分
の欠損あるいは切断テープの不揃い等の問題が発生する
ことなく、刃物の直径を太きくしたシ、回転速度を上け
たシしてテープの切断速度を向上させることができる丸
刃工具を提供することを目的とする。

以下、この発明について詳細に説明する。

この発明の出健点は、刃物の大径化および回転速度の高
速化を困難にしている原因の追求にある。

この追求によると、その主因は刃物の材質が超硬合金で
あるため、その１に菫が大きい点および超硬合金製であ
る刃物と銅製であるシャツ帖の熱ｊ１１張係数に大幅な
差異がある点にあることが４’ｌＪ明し友。

〔刃物の真意が大きい点〕

超硬合金の比重は、周知のように、約１５であ如、鋼の
比重７．８のほぼ２倍である。このように大きな比重の
超硬合金製刃物が数十個嵌合されたシャフトは、刃物の
重量によってたわむこととなる。このたわみについては
、刃物にスペーサを一体形成した下刃において特に大き
いが、上刃にお１１１：いても下刃に比較して鉦が小さいとはいえ、やはりたわ
むこととなる、シャフトがたわんだまま回転することに
よって刃物に振動が発生する。このされることから倍加
される。そして、この振動によって上刃の刃物と下刃の
刃物とが互に衝突し、この物突時の衝撃によって刃物の
切刃部分が欠損することとなる。

〔刃物とシャフトとの熱膨張係数の差〕超硬合金の熱膨
張係数は、周知のように、５×１０−”Ｉｃテあｐ１鋼
の熱膨張係数１１Ｘ１０＠／’Ｃに比して半分以下であ
る。従って、切断加工時における上刃と下刃との刃物ど
うしの摩擦熱等によって、刃物とシャフトとが熱膨張し
た場合には、シャフトのＩＩＩＩ線方向の熱膨張蓋が刃
物全体の軸一方向の熱膨張量より大きくなシ、上刃にお
いてはサラバネによる刃物に対する押圧力が低下し、下
刃においては刃物の締め付けが緩むこととなる。

この丸め、上、下刃の名刃物間のオーバーハング量にパ
ンツ中が発生したシ、あるいはＪ＼さくなったシし、切
断され九テープ幅が不揃いとなった９、テープの切断面
が悪化したシすることになる。さらに、下刃における刃
物の締め付けの緩みは、刃物の振動を助長することにな
る。

また、刃物とシャフトとの熱ｍａｔの差は、軸一方向に
生じるはかりでなく、径方向にも生じる。

このため、従来の丸刃工具においては、刃物の内径をシ
ャフトの外径よシ若干大きくして刃物とシャフトとの間
に若干の隙間を形成するようにしている。そして、この
隙間に起因する刃物の外周フレについては、刃物をシャ
フトに組み付けた後外周研削することによって解消して
いる。ところが、このようにした場合には、外周研削後
の刃物の重心がシャフトの軸線からずれてしまい、この
点からも刃物の振動が助長され、よシ一層切刃部分が欠
損する結果となっていたのである。

しかも、これら切刃部分の欠損、切断テープ幅の不揃い
等は、刃物の重量および刃物とシャフトとの熱膨張量の
差に起因するものであることから、刃物を大径化してそ
の重量が増すほど、また回転速度を高速化して振動数が
増すとともに、刃物間に発生する摩擦熱が増すほど顕著
となる。なお、回転速度を高速化すれは、刃物どうしが
互いに高速にでとすシ合わされ、こすり雄義が増大する
のは勿論である。

この発明は、以上の追求を踏まえつつ、切欠品分Ｏ欠損
を解消するためには刃物の材質を軟質なものとすべきで
ある、という一般常識に反して刃物およびスペーサの材
質として超硬合金よシ硬度が高いセラツクを用いた点に
％黴がある。すなわち、この発明の丸刃工具は、構造上
は従来の丸刃工具、例えば第３図に示す上刃１および第
４図に示す下刃２と同様であるが、第３図に示すものの
刃物１３およびスペーサ１５、第４図に示すものの刃物
２３およびスペーサ２７をセラミック製としてなるもの
である。勿論、他のスペーサ１６．１７．２６．２７を
セラミック製としてもよい。

セラミックは、通常、その比重が約４．０であシ、超鋏
合釡の比重１５．ｏのみならず、鋼の比重７．８に比較
しても大−に小さい。従って、刃物およびスペーサをセ
ラミック製としているこの発明の丸刃工具においては、
シャフトのたわみを小さくして刃物の振動を軽減し、振
動に起因する切刃部分の欠損を防止することができる。

また、セラミックの熱膨張係数はａ　Ｘ　ｌ　ｏＶ”ｃ
であυ、超硬合金の熱膨張係数５　Ｘ　ｌ　Ｃ１６に比
して鋼の熱膨張係数１１ＸＩＯ”／’Ｃに近い。従って
、この発明の刃物およびスペーサの軸一方向の線熱膨張
量は、それらを超硬合金製とした場合の線熱膨張量より
もシャフトの熱膨張量に近くなり、刃物に対する締め付
けの緩みおよびサラバネによる刃物に対する押圧力の低
下を防止し、各刃物間のオーパップ蓋のバラツキおよび
その減少を軽減することができる。これによって、切断
されたテープ幅を所望の幅とすることができ、またオー
バーラツプ量の減少に伴う切削性の低下を防止してテー
プの切断面が悪化するのを防止することができる。さら
に、′セラミックの熱膨張係数が鋼の熱膨張係数に近い
から、刃物の内径をシャフトの外径とほぼ同じ大きさと
することができ、これによって刃物の重心がシャフトの
軸線からずれることに起因する刃物の振動を防止し、よ
り一層切刃部分の欠損を防止することができる。

くしたことと、熱膨張量をシャフトの熱膨張量に近ずけ
たこととが相俟って刃物の材質を超硬合金よシも硬度が
高いセラミックとしているにもかかわらず切刃部分が欠
損したり、切断されたテープ幅に不揄いが生じえシする
のを防止し、刃物を大径化し、またシャフトの回転速度
を高速化することができる。しかも、一般にセラミック
の硬度は超硬合金の硬度よシも高いから、高速化に伴う
切刃部分の早期摩耗を防止し、刃物の寿命向上を図るこ
とができる。また、セラミックは超硬合金に比して安価
であるから、工具費を低減することができる。

ところで、セラミックはその抗折力が超硬合金の抗折力
よシ小さいから、切刃部分の欠損をよシ一層防止するた
めには、抗折力が大きいものを用いるのが望ましい。そ
こで、本出願人は鋭意研究した結果、この発明の丸刃工
具に好適なセラミックを開発することに成功した。以下
、そのようなセラミックについて説明する。

〔セラミック例１〕このセラミックは、正方晶酸化ジルコニウム（ＺｒＯ□
）と単斜晶酸化ジルコニウムとのうち、いずれか一方あ
るいは両方の合計を２〜２０容量鴨含有し、残シの成分
が酸化イツ）　ＩＪウム（Ｙ、０，１酸化マグネシウム
（ｙｇＯ）または酸化カルシウム（Ｏａｋ）のうち１檜
または２＠以上で安定化された立方晶酸化ジルコニウム
と不可避の不純物とからなるものである。このセラミッ
クの特徴は、安定化されていない正方晶および／または
単斜晶酸化ジルコニウムを２〜２０容量％含有する点に
あり、これによってセラミックを、単に安定化された立
方晶酸化ジルコニウムと不可避の不純物とから構成した
場合よシも大きな抗折力が得られる。

ちなみに、このような成分のセラミックは、抗折力が１
１０−１４０〜であシ、硬度がＨＲ＾９１〜９１．うで
ある。より具体的成分を述べれば、正方晶および単斜晶
酸化ジルコニウムを合計で１５容ｉｉ％とじ、残りを酸
化イツトリウムで安定化された立方晶ジルコニウムと不
可避の不純物とから構成する。このセラミックは、抗折
力１３５％、硬さＨＲム９１．比重６．０１熱膨張係数
８×鐙す℃である。

〔セラミック例２〕上記セラミック例１のものに、ジルコニウムの窒化物、
炭窒化物、炭酸化物、酸窒化物または炭酸窒化物のＡｍ
まえは２種以上を合計で１−１０容量弧加え、その分立
方晶酸化ジルコニウムを減らしたセラミックである。こ
の場合、抗折カ迦〜１４０〜、硬［ＨＲム９１５〜９Ｌ
うである。

〔セラミック例３〕このセラミックは、正方晶酸化ジルコニウムと単斜晶酸
化ジルコニウムとのうち、いずれが一方あるいは両方を
合計で５〜ｚＯ容ｔ％、酸化イツトリウム、酸化マグネ
シウム、酸化カルシウム、酸化ニッケル（Ｎｉｐ）また
は希土類□元素の酸化物のうち１種または２ｓ以上を合
計でＯ，ｌ−え〇容量襲含有する点に特徴があシ、残り
の成分が□酸化アルミニウムと不可避の不純物からなる
ものである。このような成分とすることにより、単に酸
化アルミニウムと不可避の不純物とから構成した場合よ
シも大きな抗折力が得られる。すなわち、このような成
分のセラミックは、抗折力が５０〜８０〜、硬度がＨＲ
Ａ９２〜９２５である。よシ具体的成分を述べれば、正
方晶および単斜晶酸化ジルコニウムを合計で１５容ｔ％
、酸化イツトリウムおよび酸化ニッケルを合計で０５容
量％とし、残シを酸化アルミニウムと不可避の不純物と
によって構成する。このセラミックは、抗折カフ０〜、
硬度ＨＲム９２、比重４．１、熱膨張係数９　Ｘ　ｌ　
ｏ’／’Ｃである。

〔セラミック例４〕上記セラミック例３のものに、ジルコニウムの窒化物、
炭窒化物、炭酸化物、酸窒化物お、よび炭酸窒化物のう
ち１種を九は２棟以上を合計で１〜１０容量％加え、そ
の分酸化アルミニウムを滅らしたセラミックである。　
　場合、抗折力５０〜午”１′ｉ８０〜、硬度ＨＲム９Ｌ′５〜９３．うである。

また、第３図はこの棟の上刃の他の例を示すも　表ので
、この上刃１においては、スペーサ１４の一端邪に環状
のＨｆＨ５１４ｍを形成するとともに、スペーサ１５の
外周に刃物１３およびサラバネ１４を飯台してなるもの
である。なお、スペーサ１４自体は締付はナツト（図示
せず）によってシャツ）１１に固定されている。

さらに、下刃２についても、第４図に示すものに限定さ
れないことは勿論である。

以上説明したように、この発明の丸刃工具によれば、刃
物およびスペーサの材質をセラミックとしているから、
切刃部分が欠損したシ、切断テープの−が不揃いとなる
ことなく、刃物を大径化し、かつシャフトの回転速度を
高速化することができ、これによってテープの切断速度
の同上を図ることができる。また、セラミックは一般に
超硬合金よシもｉｉ！ｉｔが鍋いから、刃物のこす如摩
耗を軽減し、その寿命向上を図ることができる。さらに
セラミックは超硬合金に比して安価であるから、工具費
の軽減を図ることができる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

ａｇ１図および第２図はこの種の丸刃工具が組み込まれ
た装置の一例を示し、第１図はその平面図、第２図はそ
の＠面図、第３図は上刃の一部を示す半断面図、第４図
は下刃を示す半断面図、第う図は上刃の他のガを示す一
部省略半断面図である。１・・・・上刃、２　・・・下刃、１１．２１・・・・
・ンヤフト、１３．２３・・・・・刃物、１３ｍ、２３
ｍ・・・・・切刃、１５．２５・・・・・スペーサ。

Claims

【特許請求の範囲】（１）　　＃製のシャフトの外周に、複数のリング状の
刃物と各刃物間に介在するリング状のスペーサとを嵌装
してなる丸刃工具において、前記刃物と前記スペーサと
の材質をセラミックとしたことを％黴とする丸刃工具。（２）前記刃瞼は、前記スペーサとの間に介装され友禅
性部材によって前記シャフトの軸線方向に付勢されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項船記載の丸刃
工具。（８）前記刃物は、前記スペーサと一体に形成されてい
ることを特徴とする特許−求の範囲第１項に記載の丸刃
工具。（４）前記セラミックは、正方晶および／ｌたは単斜晶
酸化ジルコニウム（Ｚ　ｒ　０２）を２〜２ｏ谷童％含
有し、残如の成分が酸化イツ）　ＩＪウム（ＹｚＯａ　
）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）または酸化カルシウム（
ＯａＯ）Ｏうちｌ樵または２種以上で安定化され九立方
晶酸化ジルコニウム（Ｚ　ｒ　Ｏ２）と不可避の不純物
とからなることを特徴とする特許請求の範囲第１］ＪＩ
ないし第３項のいずれかに記載の丸刃工具。（５）前記セラミックは、正方晶および／または単斜晶
酸化ジルコニウム（ＺｒＯ□）を２〜２ｏ谷童％、ジル
コニウム（Ｚｒ）の窒化物、炭窒化物、炭酸化物、酸窒
化物または炭窒酸化物のうち１種または２ｉ１以上を合
計で１〜１０容１７に％含有し、残シの成分が酸化イツ
トリウム（Ｙ２Ｏ，）　、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）
または酸化カルシウム（Ｏａ　Ｏ）のうち１種または２
種以上で安定化された立方晶酸化ジルコニウム（ｚｒｏ
□）と不可避の不純物とからなることを特徴とする特許
請求の範囲第１項ないし８３項のいずれかに記載の丸刃
工具。（６）前記セラミックは、正方晶および／または単斜晶
酸化ジルコニウム（Ｚ　ｒ　Ｏ＊）をう〜２０容ｉｔ％
、酸化イツトリウム（Ｙ、Ｏ，）　、酸化マグネシウム
（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（Ｏａｋ）、酸化ニッケル
（Ｎｉｐ）または希土類元素の酸化物のうち１８１ｔた
は２ｆｉｋ以上を合計で０．１〜ＬＯ容量％含有し、残
りの成分が酸化アルミニウム（ム１２０．）と不可避の
不純物とからなることを％黴とする特許請求の範囲第１
項ないし第３項のいずれかに記載の丸刃工具。（７）前記セラミックは、正方晶および／または単斜晶
酸化ジルコニウム（ＺｒＯ□）を５〜２０容’ｍ％、酸
化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化イツトリウム（ｙ２ｏ
、）　、Ｈ’化カルシウム、酸化ニッケルまたは希土類
元素の酸化物のうち１釉または２ｓ以上を合計で０．１
〜２．０容量％、ジルコニウム（Ｚｒ）の窒化物、炭窒
化物、炭酸化物、酸窒化物または炭酸窒化物のうち１棟
または２棟以上を合計でｌ〜ｌＯ容量襲含有し、残りの
成分が酸化アルミニウムと不可避の不純物からなること
を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
れかに記載の丸刃工具。