JPS63243222A - 丸鋸の腰入れ方法 - Google Patents

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】 ａ、産業上の利用分野 本発明は、丸鋸の製造工程において、丸鋸素材を腰入れ
加工する方法に関するものである。

ｂ、　従来の技術 −Ｃに、材料に力を加えると一定の変形を起こすが、加
える力を徐々に増すとそれに応じて変形量が大となる。

ところが、材料の形状、力の加え方によっては、その加
える力がある大きさに達すると、それ迄の変形とは全熱
別異の変形に突然移行する現象すなわち座屈現象が生じ
る。

丸鋸の場合、上述の如き座屈現象が熱応力によって起こ
ることがある。なお、この座屈現象が生じるメカニズム
は次の如（である。

丸鋸を用いて木材、木質材料（プラスチックを含む）等
の被切断物を回転切削するときには、丸鋸の外周部に摩
擦熱が発生するが、その際に丸鋸の内周側部分に摩擦熱
が全く発生しないため、丸鋸の外周部と内周部との間に
比較的大きな温度勾配を生じる。

しかして、外周部に発生する摩擦熱のために丸鋸の刃部
近傍箇所は外周で伸びようとするが内周部の抵抗により
伸びることができないため、内周部に引張力が付与され
、その反作用として外周部に圧縮応力を生じることとな
る。従って、丸鋸の外周部と内周部との間で膨張する割
合が大きく異なり、外周部の膨張に伴い外周部に圧縮応
力が発生すると共に内周部に引張応力が発生し、その結
果、丸鋸の外周部と内周部との間に応力勾配を生じる。

熱応力が大となって丸鋸の外周部がある温度まで上昇す
ると、それまで平面的に伸び縮みしていたものが急に別
の種類の変形（例えば、第１０図及び第１１図に示す如
く丸鋸ａが皿のようにへこんだり、波形状になる変形）
が生じる。このような変形即ち座屈を生じると、丸鋸は
もはや切削不能となり、切削作業に支障を来たすことと
なる。

そこで、上述の如き摩擦熱による座屈の発生を防止する
ために、丸鋸素材を腰入れ加工を行なうようにしている
。この腰入れ加工は、丸鋸素材の適当な円環状部分に塑
性展伸加工を施すことにより行なわれ、これにより、鋸
刃付近の外周部において周方向に引張内力が付与され、
切削時に熱応力として鋸刃の外周部に生じる接線方向の
圧縮応力が打消されることとなって座屈が効果的に防止
される。

ところで、この種の腰入れ方法としては、銅素材の板面
を作業員がハンマーをもってたたいて塑性展伸加工を行
なうハンマー打法や、銅素材の両面に金属ローラをそれ
ぞれ当てがってこれら一対の金属ローラで強力に挟持・
押圧して塑性展伸加工を行なうローラ加圧法が従来より
広く行なわれている。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上述のような従来の腰入れ方法であるハ
ンマー打法やローラ加圧法は次に述べるような大きな問
題点があった。

マス、ハンマー打法の場合には、ハンマー打法いて銅素
材をたたいて所定の腰入れ部に塑性展伸加工を施す作業
には多大の勘やコツを必要とし、特に加工面の全面に亘
って均一な腰入れ強度とするためには長年の経験と熟練
とを必要とするので、丸鋸の製作工程における省力化、
自動化が困難であった。また、充分に熟練した者であっ
てもその作業性が非常に悪く、均質な製品を得ることが
難しいため、良質の丸鋸を安価に量産することができな
いのが実状である。　次に、ローラ加圧法の場合には、
ハンマー打法に比べて勘やコツを必要としないが、金属
ローラを用いて腰入れ部に塑性展伸加工を施す際に、前
加工（銅素材製造のためのロータリー研削等）の精度の
良否によって影響を受は易く、腰入れの局部的強弱が生
じ易い。従って、麗人強度が加工面の全面に亘って不均
一となる場合が多いが、このような場合には、再三繰り
返してローラ加圧を行なうか、或いは既述のハンマー打
法を併用するようにしているのが実情であった。このた
め、生産効率が極めて悪く、その上に一定の加工条件下
で均一な麗人強度を得ることが困難であるといった大き
な問題点があった。

本発明は、上述の如き実状に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、丸鋸の腰入れ加工を勘やコツ等の熟練
を全（必要とすることなく能率的に行なうことができ、
省力化並びに自動化が可能な腰入れ方法を提供すること
にある。

ｄ６問題点を解決するための手段 上述の問題点を解決するために、本発明では、丸鋸の製
造工程で行なわれる腰入れ方法において、円板状の丸鋸
素材を焼入れ及び焼戻し処理した後に、この丸鋸素材の
中心部と外周部との間の所定箇所に沿って全周に亘って
帯状に延びる円環領域、或いは前記丸鋸素材の中心部と
外周部との間の所定箇所から内径側の全領域を、焼戻し
温度以下の所要温度に高周波誘導加熱して冷却すること
により、前記領域の周方向に圧縮応力を発生せしめ、も
って前記領域より外周側の領域に周方向に沿う引張内力
を付与せしめるようにしている。

以下、本発明の実施例に付き第１図〜第９図を参照して
説明する。

第１図は、本発明に係る腰入れ方法を実施するために用
いられる丸鋸素材処理装置ｌを示すものであって、本装
置１は、上金型２．下金型３及び丸鋸素材取扱機構４を
有するプレス装置５と、このプレス装置５の側部に配置
された冷却油槽６と、高周波変成器７から支持部材８を
介して所定の高周波電流が供給される高周波誘導加熱コ
イル９と、この高周波誘導加熱コイル９及び高周波変成
器７を水平方向に移動させるための移送機構１０と、図
外の高周波電源とをそれぞれ具備している。

第２図に明示するように、円板状の丸鋸素材１１を挟持
する上金型２及び下金型３は互いに対向する受は部材２
ａ、　３ａを有しており、これらの受は部材２ａ。

３ａには第２図及び第３図に示す如く中央孔２ｂ、　３
ｂが設けられると共ムこ、受は部材２ａ、　３ａには放
射状に延びる溝部１２ａ、１２ｂがそれぞれ形成されて
いる。さらに、第２図に示す如く、下金型３の固定盤１
３には冷ＪＪ］油供給用管路１３ａが形成されており、
図外の冷却油槽からこの管路１３ａを介して冷却油が第
２図において矢印で示す方向に流れて前記溝部１２ａ、
　１２ｂに供給されるように構成されている。一方、上
金型２は加圧シリンダ１４にて上下方向に移動されるよ
うになっている。

また、丸鋸素材取扱機構、４は、下金型３の中央孔１５
内に挿通配置された載置台１６と、この蔵置台１６を上
下方向に移動するための昇降シリンダ１７と、載置台を
回転駆動するインダクションモータ１８とから構成され
ている。

一方、上述の高周波誘導加熱コイル９は、第４図及び第
５図に示す如く、中空部１９を有する導電性のパイプ状
部材を直列接続して成るものであって、はぼ円環状のコ
イル本体部９ａと、このコイル本体部９ａの両端に延設
された一対のリード部９ｂ、　９ｃとをそれぞれ具備し
ている。そして、これら一対のリード部９ｂ、　９ｃに
は高周波電流が供給される一方、中空部１９にはコイル
冷却水が流されるように構成されている。

次に、このような構成の丸鋸素材処理装置１を用いて丸
鋸素材１１を腰入れ加工する際の動作に付き述べる。

まず、ｍａ薄板をプレス機にて円板状に打抜いて、第４
図に示す如く中央に中心孔１１ａをそして最外周に鋸刃
部１１ｂを形成し、しかる後に焼入れ及び焼戻し処理し
、次いでロータリー研削を行なう。

このようにして得られた丸鋸素材１１の中央孔１１ａを
載置台１６に係合させることによって、この載置台１６
上に丸鋸素材１１を載置固定する。なおこの場合、前記
載置台１６は予め上金型２と下金型３との間であってか
つ高周波コイル９のコイル本体９ａに対応する高さ位置
に配置されるので、載置台１６上に載置固定された丸鋸
素材１１は所定の加熱位置に配置されることとなる。

次いで、高周波変成器７と共に高周波誘導加熱コイル９
が移送機構１０によってプレス装置５の側へ水平移動さ
れて前記上金型２と下金型３との間に挿入される。これ
により、高周波誘導加熱コイル９のコイル本体部９ａは
、第４図及び第５図に示す如く、丸鋸素材１１に対して
僅かな間隔を隔てた状態でかつ丸鋸素材１１と同心状に
配置される。

このような状態の下で、インダクションモータ１８が回
転駆動されて丸鋸素材１１が載置台１６と一緒に回転駆
動される一方、これと同時に、高周波電源から高周波変
成器７に高周波大電流が供給される。これにより、高周
波誘導加熱コイル９には第４図において矢印で示すよう
に高周波大電流が流され、その結果、丸鋸素材１１のう
ちその中心部と外周部との間の帯状の円環領域Ａ（第５
図参照）が巾りにわたって各部均一に高周波誘導加熱さ
れる。　なお、この場合、高周波電源としては、丸鋸素
材１１の肉厚に応じて３０ＫＨｚ〜４００ＫＨｚの周波
数範囲で選択され、前記円環領域Ａの加熱温度は、前工
程である焼戻し処理時の焼戻し温度よりも低い温度とな
るように設定される。

そして、丸鋸素材１１が焼戻し温度以下の所要の加熱温
度に達すると、高周波誘導加熱コイル９への高周波大電
流の供給が遮断されて加熱工程が終了され、この高周波
誘導加熱コイル９は移送機構１０によって高周波変成器
７と共に元の位置に復動されて上金型２と下金型３との
間から外れた位置に配置される。

これと同時に、丸鋸素材１１の回転が停止されて昇降シ
リンダ１７により下降され、それにより、丸鋸素材１１
はその中央孔１１ａが下金型３の中央孔１５に対応した
状態で下金型３の受は部材３ａ上に載置される。

一方、高周波誘導加熱コイル９が上金型２と下金型３と
の間から外れるのに同期して、上金型２が加圧シリンダ
１４にて下金型３へ向って下降され、丸鋸素材１１が第
２図に示す如く両金型２，３の受は部材２ａ、　３ａ間
に挟持される。そして、この直後に冷却油槽６から冷却
油が固定盤１３の管路１３ａに供給され、供給された冷
却油は第２図において矢印で示されるようにこの管路１
３ａを介して受は部ｔｔ２ａ、　３ａの溝部１２ａ、　
１２ｂに流れ込む。しかして、この冷却油は溝部１２ａ
、　１２ｂ内を外周側に向って流動しながら加熱状態に
ある丸鋸素材１１の円環領域Ａに接触してこれを冷却し
てから、装置外部へ排出される。なお、この際、丸鋸素
材１１は上金型２の受は部材２ａと下金型３の受は部材
３ａとの間に挾持されているため、変形を阻止された状
態で冷却される。そして、排出された冷却油は図外の冷
却油排出口を通って前記冷却油槽６に返送されて再利用
される。　このようにして丸鋸素材１１の冷却が完了す
ると、冷却油の供給が停止されると共に、上金型１２が
加圧シリンダ１４にて上方へ復動される。

以上のようにして得られた丸鋸素材１１は、円環領域Ａ
を高周波誘導加熱して冷却する処理によって、この円環
領域Ａに圧縮応力（負の応力）が発生せしめられ、これ
の反作用により、前記円環領域Ａの外周側部分及び内周
側部分には引張内力（正の応力）が付与されることとな
る。その結果、腰入れ加工のなされた丸鋸素材１１が得
られる。次いで、この丸鋸素材１１の鋸刃部１１ｂには
、アサリ出し加工の後に超硬合金から成るチップ刃（図
示せず）が取付けられる。

次に、上述の如き高周波誘導加熱による腰入れ方法の利
点を明確にするため以下に示すような実験を行った。

ス３Ｕ生Ｌ （１）丸鋸素材 ｔａ）　　材質　　　　　　５ＫＳ５ （ｂｌ　　外側　　　　　　３０５鶴 （Ｃ１板厚　　　　　　２．０鶴 （２）丸鋸素材の加熱領域 丸鋸素材の中心部より１０６〜１１６＋ｕ幅の円環状部
分 （３）加熱条件 （ａ）　　高周波誘導加熱コイル 第４図及び第５図に示す如き単巻コイル９（ｂ）　　周
波数　　　　　２００ＫＨｚ（Ｃ）入力　　５ＫＷ （ｄｌ　　加熱温度　　　　３８０℃ （丸鋸素材の焼戻し温度４００℃） （ｅ）加熱時間　　　　　１０秒 （ｆｌ　　プレス加圧力　　１．Ｏｔ （ｇ）　　加圧時間　　　　　１０秒 （ｈｌ　　冷却油　　　　　鉱物油 （１１冷却時間　　　　　８秒 ０１　　冷却油の流量　　　８０１／分（ｋ）　　冷却
油の温度　　　６０℃ この実験例■によって得られた丸鋸素材の表面における
周方向の残留応力を測定したところ、第８図に示す如き
結果を得た。なお、第８図においては、縦軸に残留応力
をとり、横軸には丸鋸素材の半径Ｒに対する各部の中心
からの距離ｒの比をとっである。

第８図に示す測定結果から明らかなように、高周波誘導
加熱した帯状の円環領域Ａ（第５図参照）には周方向に
沿う圧縮応力が発生しており、これに対して、丸鋸素材
の外周側の部分Ｈ１及び内周側部分Ｈｔには周方向に引
張応力（引張内力）が発生しているのが認められた。従
って、この丸鋸素材には良好な腰入れ加工がなされてい
ることが確認された。

このようにして得られた丸鋸は、高周波誘導加熱にて帯
状の円環領域Ａに圧縮応力が発生せしめられてその円環
領域Ａの外周部分Ｈ，には予め引張内力が付与せしめら
れているので、丸鋸による切削時に、チップ刃が取付け
られた鋸刃部１１ｂの近傍の外周部分Ｈ，に摩擦熱が発
生してその内部に圧縮応力が発生しても、内径側部分に
引張力を及ぼすことなく熱膨張することとなる。従って
、切削時に大きな応力勾配を生じることがなく、このた
め丸鋸の熱座屈現象の発生が効果的に防止される。

このような効果を確かめるために、本例で得られた丸鋸
素材１１をアサリ出し加工して鋸刃部１１ｂに超硬合金
から成るチップ刃を取付けた後に切削試験を行なったと
ころ、熱座屈という異常現象は全く発生せず、耐久性に
ついても従来のハンマー打法或いはロール加圧法による
腰入れ加工と同様であり、良好な結果を得られた。

なお、種々の実験の結果、加熱領域を０．６Ｒ〜０．８
Ｒ（Ｒ：丸鋸素材の半径）の範囲の円環領域とした場合
にも、良好な腰入れ加工を行ない得ることが確認された
。

また、第６図及び第７図は本発明の第２実施例を示すも
のである。本例では、第６図に示す如く、渦巻状に巻か
れたコイル本体部２０ａと、このコイル本体部２０ａの
両端に延設されたリード部２０ｂ、　２０ｃとから成る
高周波誘導加熱コイル２０を用い、丸鋸素材１１の中心
部と外周部との間の所定箇所から内径側の全域領Ｂ（第
７図参照）を焼戻し温度以下の所要温度に高周波誘導加
熱して冷却するようにしている。

本例を適用した実験例を以下に示す。

去譲開↓ （１）　　丸鋸素材 （ａｌ　　材質　　　　　　５ＫＳ５ （ｂ）外径　　　　　　３０５ｕ （Ｃ）　　板厚　　　　　　２．０鶴 （２）丸鋸素材の加熱領域 丸鋸素材の中心部より１１６龍までの内径側の全領域 （３）加熱条件 （ａｌ　　高周波誘導加熱コイル 第６図及び第７図に示す如き渦巻コイル（ｂ）　　周波
数　　　　　２００ＫＨｚ（Ｃ）入力　　２５に病 （ｄｌ　　加熱温度　　　　３８０℃ （丸鋸素材の焼戻し温度４００℃） （ｅｌ　　加熱時間　　　　　１５秒 （「）　　プレス加圧力　　１．ＯＬ （ｇ）　　加圧時間　　　　　１５秒 （ｈ）　　冷却油　　　　　鉱物油 （１１冷却時間　　　　　１３秒 （」）流量　　　　　　　８０１／分 （ｋｌ　　油温　　　　　　　６０℃ この実験例■によって得られた丸鋸素材の表面における
周方向の残留応力を測定したところ、第９図に示す如き
結果を得た。なお、第９図においては、第８図と同様に
縦軸に残留応力を、横軸にはｒ／Ｒをとっである。

第９図に示す測定結果から明らかなように、本例の場合
は、高周波誘導加熱の境界部分付近より内径側全領域Ｂ
の周方向に圧縮応力が発生せしめられ、それより、外径
側の領域には周方向に沿う引張応力（引張内力）が発生
せしめられており、これにより強い腰入れ加工がなされ
ていることが確認された。

また、本実験例■で得られた丸鋸素材１１の場合にも、
既述の実験例Ｉで得られたものと同様に、切削時に熱座
屈現象を生じることなく良好な結果が得られた。

なお、種々の実験の結果、加熱領域を丸鋸素材の中心部
から０．５１７〜０．８Ｒ（Ｒ：丸鋸素材の半径）の部
分から内径側の全領域とした場合にも、良好な腰入れ加
工を行ない得ることが確認された。

以上、本発明の実施例に付き述べたが、本発明は既述の
実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想
に基いて各種の変形及び変更が可能である。

例えば、丸鋸素材１１の所定領域Ａ又はＢの加熱温度、
加熱時間、プレス加圧力、加圧時間、冷却時間等は既述
の実験例Ｉ、Ｉｆの場合に限定されるものではなく、必
要に応じて変更可能であり（但し、加熱温度は焼戻し温
度以下で任意に変更可能）、これらを適宜に変更するこ
とによって腰入れ強度の調整を行なうことができる。

ｅ６発明の効果 以上の如く、本発明は、焼入れ及び焼戻し処理後の丸鋸
素材の中心部と外周部との間の帯状円環領域或いは丸鋸
素材の外周縁部を残してそれより内径側の全領域を焼戻
し温度以下の所要温度に高周波誘導加熱することにより
、この領域（高周波誘導加熱部分）の周方向に圧縮応力
を発生せしめ、これに応じてこの領域より外周側の領域
（最外周の鋸刃部近傍の外周部分）に周方向に沿う引張
内力を付与せしめるようにしたものであるから、所定領
域を高周波誘導加熱するだけで腰入れ強度の強い良好な
腰入れ加工が施された丸鋸を得ることができる。しかも
、本発明に係る腰入れ方法によれば、従来のハンマー打
法に比べて熟練を要することなく均一な腰入れ強度を得
ることができ、また従来のロール加圧法のような面倒な
繰り返し操作を行なうことなく一回の操作にて能率的に
腰入れ加工を行なうことができる。従って、腰入れ加工
の自動化並びに省力化を図ることができる。

さらに、高周波誘導加熱による加熱温度の調整は正確か
つ容易に行なうことができ、この加熱温度の調整並びに
冷却条件の調整により、腰入れ強度の調整を正確かつ容
易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る丸鋸素材の腰入れ方法を実施する
ために用いられる丸鋸素材処理装置の正面図、第２図は
プレス装置の拡大断面図、第３図は下金型の受は部材の
平面図、第４図は丸鋸素材と高周波誘導コイルとの配置
関係を示す斜視図、第５図は第４図におけるＶ−Ｖ線断
面図、第６図及び第７図は本発明の第２実施例を示すも
のであって、第６図は第４図と同様の斜視図、第７図は
第６図における■−■線断面図、第８図は第４図に示す
高周波誘導加熱コイルを用いて腰入れ加工した丸鋸素材
の表面の周方向の残留応力の測定結果を示すグラフ、第
９図は第６図に示す高周波誘導加熱コイルを用いて腰入
れ加工した丸鋸素材の表面の周方向の残留応力の測定結
果を示すグラフ、第１０及び第１１図は丸鋸の座屈状態
をそれぞれ示す断面図である。 １・・・丸鋸素材処理装置、２・・・上金型、３・・・
下金型、　　　　　２ａ、　３ａ・・・受は部材、４・
・・丸鋸素材取扱機構、５・・・プレス装置、６・・・
冷却油槽、　　　　７・・・高周波変成器、９・・・高
周波誘導加熱コイル、 １１・・・丸鋸素材、　　　　ｌｌａ・・・中央孔、１
１ｂ　・・・鋸刃部、　　　　Ｉ２ａ、　１２ｂ＝溝部
、１３ａ・・・冷却油供給用管路、 １４・・・加圧シリンダ、　　１６・・・載置台、１７
・・・昇降シリンダ、 １８・・・インダクションモータ、 ２０・・・高周波誘導加熱コイル、 Ａ・・・丸鋸素材１１の帯状の円環領域、Ｂ・・・丸鋸
素材１１の内径側の全領域。 第５図 第７図 ←Ｂ←←Ｂ←

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 丸鋸の製造工程で行なわれる腰入れ方法において、円板
   状の丸鋸素材を焼入れ及び焼戻し処理した後に、この丸
   鋸素材の中心部と外周部との間の所定箇所に沿って全周
   に亘って帯状に延びる円環領域、或いは前記丸鋸素材の
   中心部と外周部との間の所定箇所から内径側の全領域を
   、焼戻し温度以下の所要温度に高周波誘導加熱して冷却
   することにより、前記領域の周方向に圧縮応力を発生せ
   しめ、もって前記領域より外周側の領域に周方向に沿う
   引張内力を付与せしめるようにしたことを特徴とする丸
   鋸の腰入れ方法。