JPWO2018074038A1 - チップ付き丸鋸刃 - Google Patents

Abstract

チップ付き丸鋸刃（１）は、円盤状の台金（２）と、台金（２）の外周から径方向に突出するように台金（２）に接合されたチップ（４）を有する。丸鋸刃（１）の外径が２８０ｍｍ〜５００ｍｍであり、チップ（４）の刃厚が０．８ｍｍ〜１．１ｍｍである。チップ（４）は、径方向外方に向く逃げ面（４ａ）と、逃げ面（４ａ）の厚み方向の両端の１つに位置する側面（４ｂ）と、逃げ面（４ａ）と側面（４ｂ）の間に形成されかつ逃げ面（４ａ）に対して面取り角度（θ）を有する面取り（４ｃ）を有する。さらにチップ（４）は、逃げ面（４ａ）の周方向の一端に位置して被削材を切断する切刃（４ｄ）と、切刃（４ｄ）から周方向に延出するように逃げ面（４ａ）に形成された溝（４ｆ）を有する。溝（４ｆ）の幅は、０．２０ｍｍ〜０．３０ｍｍである。

Description

本発明は、円盤状でかつ外周に複数のチップが装着されたチップ付き丸鋸刃に関する。

従来、各種金属のワークを高速で切断する装置として、切削幅（刃厚）が１ｍｍである帯鋸を利用する帯鋸切断機が知られている。特開２０１４―１６１９４２号公報には、帯鋸より高速で切断するために刃厚が２ｍｍである丸鋸刃を利用する丸鋸切断機が開示されている。丸鋸刃は、円形の台金と、台金の外周に所定間隔で形成された歯室と、各歯室に固着された硬質チップを有する。硬質チップは、逃げ面を有し、逃げ面に切屑を分割するための溝が形成されている。切断で生じる切屑の量を少なくし、ワークを有効に利用するために、刃厚のより薄い丸鋸刃が期待されている。

しかしながら、丸鋸刃の最小刃厚は２．０ｍｍが限界であると考えられていた。丸鋸刃の刃厚を２．０ｍｍより小さくすると、切屑を分割するための溝を起点に丸鋸刃が折損する場合が生じ、丸鋸刃の耐久性が際立って劣ることが懸念されるためである。そのため、刃厚を小さくしても耐欠損性が改善されたチップ付き丸鋸刃が望まれている。

本発明の１つの特徴によると、チップ付き丸鋸刃は、円盤状の台金と、台金の外周から径方向に突出するように台金に接合されたチップを有する。丸鋸刃の外径が２８０ｍｍ〜５００ｍｍであり、チップの刃厚が０．８ｍｍ〜１．１ｍｍである。チップは、径方向外方に向く逃げ面と、逃げ面の厚み方向の両端の１つに位置する側面と、逃げ面と側面の間に形成されかつ逃げ面に対して面取り角度を有する面取りを有する。さらにチップは、逃げ面の周方向の一端に位置して被削材を切断する切刃と、切刃から周方向に延出するように逃げ面に形成された溝を有する。溝の幅は、０．２０ｍｍ〜０．３０ｍｍに設定される。

したがって溝の幅は、０．２０ｍｍ〜０．３０ｍｍに設定されているため、切屑を分割するために十分な長さを有する。これにより切屑によって被削材の切断面が傷付くことが抑制され得る。一方、刃厚が０．８ｍｍ〜１．１ｍｍに対して、溝の幅が０．２０ｍｍ〜０．３０ｍｍに設定されている。そのため有効な切刃の長さも十分に確保される。かくしてチップの耐欠損性が比較的高くなる。

他の特徴によると、溝は、切刃において一対の溝端と、溝端から延出する一対の直線状の傾斜面と、一対の傾斜面を接続する曲面状の溝底を有する。傾斜面と逃げ面の間には鋭角な溝端角度が形成されることが好ましい。これにより切刃と溝の傾斜面の間の角部の剛性が上がり、チップの欠損が減少し得る。

丸鋸刃の側面図である。 丸鋸刃の一部拡大側面図である。 丸鋸刃の一部拡大上面図である。 丸鋸刃の一部拡大上面図である。 丸鋸刃の上部拡大正面図である。 丸鋸刃によって被削材を切断する際のチップと送りの関係を示す観念図である。 丸鋸刃によって被削材から切断された切屑の断面図である。 他の構造にかかる溝を有するチップ付き丸鋸刃によって被削材を切断する際のチップと送りの関係を示す観念図である。 各種丸鋸刃によって切断された被削材の切屑と被削材の切断面の実験結果を示す表である。

本発明の１つの実施形態を図１〜９にしたがって説明する。図１に示すように丸鋸刃１は、円盤状の台金２と、台金２の外周に装着された複数のチップ３を有する。丸鋸刃１の外径は、例えば、２８０ｍｍ〜５００ｍｍである。好ましくは、２８０ｍｍ〜４６０ｍｍ、より好ましくは２８０ｍｍ〜３６０ｍｍである。台金２は、例えば鋼製であって、厚さが例えば、０．６ｍｍ〜１．０ｍｍである。台金２は、円盤状の本体部２ａと、本体部２ａの外周から径方向外方に突出する刃体２ｂを一部材として有する。

刃体２ｂは、図１、２に示すように本体部２ａの外周に所定間隔で形成される。刃体２ｂの間には歯室２ｄが形成される。歯室２ｄは、径方向外方から中心に向けて幅が狭くなり、歯底２ｅを有する。刃体２ｂの一側部には、周方向一方および径方向外方に開口する凹部２ｃが形成される。各凹部２ｃにチップ３が取付けられる。

台金２には、図１に示すように例えば４０個〜１００個のチップ３がろう付けなどにより取付けられる。チップ３は、台金２に所定の間隔で設けられ、例えば構成の異なるチップ４と、チップ５が交互に付けられる。チップ３は、超硬合金製で、例えば炭化タングステンと結合剤であるコバルトを混合し、焼結することで得られる。チップ３は、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮなどのサーメットでも良い。チップ３の表面には、耐摩耗性を向上させるコーティングを施しても良い。

図２〜５に示すようにチップ３（４，５）は、略直方体であって、径方向外方に向く逃げ面４ａ，５ａを有する。逃げ面４ａ，５ａは、長方形であって、台金２の厚みよりも広い長辺を有する。長辺の１つが切刃４ｄ，５ｄである。切刃４ｄ，５ｄの長さ（刃厚）は、例えば、０．８ｍｍ〜１．１ｍｍである。切刃４ｄ，５ｄにおける台金２の周方向接線と逃げ面４ａ，５ａの間の逃げ角３ｂは、例えば５°〜１５°である。逃げ面４ａ，５ａは、刃体２ｂの先端から径方向外方に延出し、刃体２ｂよりも径方向外方に突出する。逃げ面４ａ，５ａの先端に切刃４ｄ，５ｄが位置する。

図２に示すようにチップ３は、切刃４ｄ，５ｄから台金２の中心に向けて延出するすくい面４ｅ，５ｅを有する。台金２の直径線に対するすくい面４ｅ，５ｅのすくい角３ａは、０°〜−３０°である。すくい面４ｅ，５ｅよりも径方向内側の所定領域において凹部４ｐ，５ｐを有する。凹部４ｐ，５ｐは、側面視においてすくい面４ｅ，５ｅからチップ４，５の中央に向けて凹んでいる。

図３，５に示すようにチップ３は、逃げ面４ａ，５ａの厚み方向両端に側面４ｂ，５ｂを有する。側面４ｂ，５ｂは、逃げ面４ａ，５ａに対してほぼ直交し、台金２の表面とほぼ平行である。詳しくは、側面４ｂ，５ｂは、台金２の表面に対して台金２の厚み中心方向に向けて略１°の側面向心角を有する。逃げ面４ａ，５ａと側面４ｂ，５ｂの間には、面取り４ｃ，５ｃが形成される。面取り４ｃ，５ｃは、逃げ面４ａ，５ａに対して面取り角度θを有する。チップ４，５は、それぞれ一対の面取り４ｃ，５ｃを有する。一対の面取り４ｃ，５ｃは、逃げ面４ａ，５ａに対して略同じ大きさの面取り角度θを有する。

より詳しくは、図２〜５に示すように、チップ４，５は、逃げ面４ａ，５ａと第１側面４ｂ１，５ｂ１と第２側面４ｂ２，５ｂ２を有する。逃げ面４ａ，５ａと第１側面４ｂ１，５ｂ１の間には、逃げ面４ａ，５ａに対して面取り角度θを有する第１面取り４ｃ１，５ｃ１が形成される。逃げ面４ａ，５ａと第２側面４ｂ２，５ｂ２の間には、逃げ面４ａ，５ａに対して面取り角度θを有する第２面取り４ｃ２，５ｃ２が形成される。

丸鋸刃１は、被削材を切断する際に摩擦熱を生じるため、切断を繰り返すことでチップ３に熱が繰返し加わる。そのため、角度が小さい角部は、熱が原因で欠ける場合がある（熱クラック）。これに対して、逃げ面４ａ，５ａの端縁には、面取り４ｃ，５ｃが形成される。そのため逃げ面４ａ，５ａと側面４ｂ、５ｂの間に形成される角部の角度が面取り４ｃ，５ｃによって大きくなる。そのため、逃げ面４ａ，５ａと側面４ｂ，５ｂの間に熱クラックが発生することが面取り４ｃ，５ｃによって少なくなる。

面取り４ｃ，５ｃは、図３に示すように平面状であって、逃げ面４ａ，５ａの端縁において全長に渡って形成される。面取り４ｃ，５ｃの厚み方向幅は、例えば０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍであって、全長に渡って略同じ幅を有する。

図３〜６に示すようにチップ４，５の逃げ面４ａ，５ａには、切屑の分断を促すための溝４ｆ，５ｆが形成される。溝４ｆ，５ｆは、逃げ面４ａ，５ａの一端である切刃４ｄ，５ｄから逃げ面４ａ，５ａの他端まで延出する。溝４ｆ，５ｆは、正面視でＶ字形状であって、逃げ面４ａ、５ａに対して傾斜する一対の傾斜面４ｊ，４ｋを有する。溝４ｆ，５ｆは、傾斜面４ｊ，４ｋを接続する溝底４ｍを有する。溝底４ｍは、曲面状である。切刃４ｄ，５ｄの位置における溝４ｆ，５ｆの溝幅Ｘは、例えば、０．２０ｍｍ〜０．３０ｍｍであり、溝深さＺは０．１０ｍｍ〜０．１５ｍｍである。

溝４ｆは、図４，５に示すように切刃４ｄに位置する第１溝端４ｈと、切刃４ｄに位置しかつ第１溝端４ｈよりも第１面取り４ｃ１から遠くに位置する第２溝端４ｉを有する。傾斜面４ｊ，４ｋは、平面状であって、逃げ面４ａに対して溝端角度φを有する。第１溝端４ｈと第２溝端４ｉの溝端角度φは、略同じ大きさである。傾斜面４ｊ，４ｋの逃げ面４ａに対する角度も略同じ大きさである。溝４ｆは、切刃４ｄから周接線方向（図３左方向）に延出し、切刃４ｄから離れるほど溝深さが浅くなる。

溝端角度φは、４０°以上かつ６０°以下であることが好ましい。溝端角度φが６０°を超える場合は、溝４ｆと逃げ面４ａの間に形成される角部の角度が小さくなる。そのため溝端角度φが６０°を超える場合には、熱クラック等によって欠けやすくなる。したがって耐久性の観点から溝端角度φは６０°以下であることが好ましい。溝端角度φが４０°未満の場合は、溝４ｆの幅が一定であるとすると、溝４ｆが浅くなる。そのため、溝４ｆの溝底４ｍが被削材に接し、溝４ｆの溝底４ｍも被削材を切断してしまう。これにより、切屑が溝４ｆによって分離され難くなる。例えば切屑が図７に示すように２つの切屑６，７に分離されず、切屑６，７が接続されてしまう。切屑を分離しやすくする観点から溝端角度φは、４０°以上であることが好ましい。

チップ４，５は、図３に示すように溝４ｆ，５ｆを有する。溝４ｆは、チップ４の厚み方向中心線２ｇから外れており、中心線２ｇよりもチップ４の厚み方向の第１端に寄っている。一方、チップ５の溝５ｆは、中心線２ｇよりもチップ５の厚み方向の第２端に寄っている。チップ４，５は、台金２の外周縁に交互に配設される。

図１に示されるように台金２は、中心に取付穴２ｆを有する。取付穴２ｆに丸鋸盤の回転軸が挿入される。丸鋸盤は、例えば各種金属を切断するために用いられ、例えば被削材を常温で切断する際に用いられる。丸鋸盤は、被削材を切断する場合、丸鋸刃１をＡ方向に回転させつつＢ方向に進行させる。例えば丸鋸盤は、回転軸を回転させるモータと、被削材が設置される台または回転軸を水平方向に移動させるモータを有する。図６に示すように丸鋸刃１を被削材に対してＢ方向（上方）に移動させつつ、丸鋸刃１をＡ方向（図３参照）に回転させる。これによりチップ４，５が交互に被削材に到達する。

チップ４は、図４，５に示すように逃げ面４ａの厚み方向の一端に第１面取り４ｃ１を有し、他端に第２面取り４ｃ２を有する。第１面取り４ｃ１と第２面取り４ｃ２は、厚み方向中心線２ｇに対して対称の形状を有する。溝４ｆは、厚み方向中心線２ｇよりも第１面取り４ｃ１に近い領域に位置する。溝４ｆは、溝底４ｍを中心として厚み方向に対称形状を有する。

図７に示すようにチップ４によって被削材から削られた切屑は、溝４ｆ（図６参照）によって切屑６，７に分断され得る。切屑６，７は、切屑本体６ａ，７ａと面取り対応部６ｂ，７ｂと溝対応部６ｄ，７ｄを有する。切屑本体６ａ，７ａは、断面長方形であって、２つのチップ４，５の切刃４ｄ，５ｄによって形成される。例えば切屑本体６ａ，７ａの上縁がチップ４の切刃４ｄによって形成され、下縁がチップ５の切刃５ｄによって形成される。切屑本体６ａの下縁中央には、台形状の凸部６ｆが形成される。凸部６ｆの側面は、チップ４の前に被削材を切断したチップ５の溝５ｆによって形成される。凸部６ｆの先端辺は、該チップ５の前に被削材を切断したチップ４の切刃４ｄによって形成される。

図７に示すように面取り対応部６ｂ，７ｂは、平行四辺形であって、２つのチップ４，５の面取り４ｃ，５ｃによって形成される。例えば面取り対応部６ｂ，７ｂの上縁がチップ４の面取り４ｃによって形成され、下縁がチップ５の面取り５ｃによって形成される。溝対応部６ｄ，７ｄは、三角形であってチップ４の溝４ｆによって形成される。

図１に示すように丸鋸刃１をＡ方向に回転させつつＢ方向に送り、丸鋸刃１によって被削材を切断する。被削材は、例えば棒状であって、所定の長さに切断される。切断された被削材は、鍛造等によって製品として加工される。例えば、切断された被削材から冷間鍛造によってギヤ等が形成される。

丸鋸刃１は、被削材を切断することで、対向する２つの切断面を被削材に形成し、２つの切断面の間を通過する。丸鋸刃１および切断時に生じる切屑６，７によって切断面に傷が付く場合がある。切断面の傷は、冷間鍛造等を施した製品の表面の粗さにも現れる。例えば、切断面の傷に応じてギヤの歯に傷が生じ、傷によって歯の表面粗さが粗くなる。そのため、ギヤの噛み合いが悪くなり、ギヤの噛み合わせ部分において異音が発生する場合がある。本形態では、切屑６，７の排出方向を制御することで、被削材の切断面が切屑６，７によって傷付けられることを少なくする。

図６，７を参照するように切屑６，７は、被削材から切断される際にチップ４から力を受ける。これにより切屑６，７は、厚み方向（図の左右方向）に所定の角度で排出される。切屑６，７が切断面と平行に、即ち厚み方向に対して角度を有さずに排出される場合、理論上では切屑６，７が切断面を傷付けない。しかし実際には、諸条件によって切屑６，７が厚み方向に振れて切断面を傷付けるおそれがある。

そこで、本発明者は、切屑６，７を切断面とほぼ平行で、かつわずかに内向き（幅中心方向）に排出することを考慮した。しかも切屑６，７が２つの切断面の間を通ることから、切屑６，７が反対側の切断面に到達しないようにも考慮した。すなわち切屑６，７が反対側の切断面に到達して、反対側の切断面を傷付けないようにすることにも配慮した。以下にその構成を説明する。

図７に示すように切屑６は、左右対称の切屑本体６ａと左右対称の凸部６ｆを有する。さらに切屑６は、厚み方向外側に面取り対応部６ｂを有し、厚み方向中心部に溝対応部６ｄを有する。したがって切屑６は、面取り対応部６ｂがチップ４から受ける力と溝対応部６ｄがチップ４から受ける力の差によって厚み方向に所定の角度を有して被削材から排出される。

図７に示すように面取り対応部６ｂが受ける厚み方向の力Ｆ１は、下記の式（１）のように求められる。すなわちＦ１は、面取り対応部６ｂの厚さに長さを掛けて面取り対応部６ｂの面積を求め、かつ力の方向成分を掛けることで得られる。溝対応部６ｄが受ける厚み方向の力Ｆ２は、下記の式（２）のように求められる。すなわちＦ２は、溝対応部６ｄの厚さに長さを掛け、かつ三角形であるために２で割ることで溝対応部６ｄの面積を求め、かつ力の方向成分を掛けることで得られる。

（式１）Ｆ１＝Ｓｚ×ｃｏｓθ×Ｃ／ｃｏｓθ×Ｆ×ｓｉｎθ＝Ｆ×Ｃ×Ｓｚ×ｓｉｎθ
（式２）Ｆ２＝Ｓｚ×ｃｏｓφ×Ｓｚ／ｓｉｎφ／２×Ｆ×ｓｉｎφ＝Ｆ×Ｓｚ²／２×ｃｏｓφ
Ｓｚは、丸鋸刃１の送り量である。詳しくはチップ当たりの送り量である。
θは、面取り４ｃの逃げ面４ａに対する面取り角度である。
φは、溝端４ｉの逃げ面４ａに対する溝端角度である。
Ｆは、単位面積当たりのチップ４から受ける力である。

発明者は、切屑６の厚み方向に力を受ける度合いとして下記の式（３）で示す切屑ねじれ度Ｂを定義した。
（式３）切屑ねじれ度Ｂ＝面取りにおける厚み方向力Ｆ１／溝における厚み方向Ｆ２
Ｂ＝Ｆ１／Ｆ２＝２Ｃｓ×ｃｏｓθ／Ｓｚ×ｃｏｓφ≒２ｃｏｓθ／ｃｏｓφ
（Ｃｓ≒Ｓｚ）

切屑ねじれ度Ｂが大きいほど切屑６が厚み方向中心側へ向かう角度が大きくなる。切屑ねじれ度Ｂが１よりも小さい場合に厚み方向外側に向かうことを意味する。なお式１、式２、式３は、切屑６のみならず、切屑７にも適応され得る。すなわち、切屑７の面取り対応部７ｂが受ける厚み方向の力も式（１）のように求められる。溝対応部７ｄが受ける厚み方向の力も式（２）のように求められる。さらにチップ４によって被削材から削り出される切屑６，７のみならず、チップ５によって被削材から削り出される切屑にも上記考えが適用される。

また、切屑６，７は、上記考え方により理論上チップ４の溝４ｆによって分断されることとなる。しかし実際には、諸条件によって、切屑６，７が一体になる場合がある。例えば切屑６，７の間に他の部分よりも厚みの薄い分割筋が形成され、切屑６，７が分割筋によって接続される場合がある。分割筋は、厚みが薄いために折れやすい。そのため分割筋が折れることで、切屑６，７が分割筋を起点として厚み方向中心側へ向かう。したがって切屑６，７が完全に分断されない場合であっても、切屑６，７が被削材の切断面から離れて、切断面が傷付けられることが抑制され得る。

上述するように丸鋸刃１は、正面視でＶ字形状の溝４ｆ，５ｆを備えるチップ４，５を有する。これに代えて丸鋸刃１は、他の形状の溝を備えるチップを有していても良い。例えば丸鋸刃１は、図８に示す溝２４ｆ，２５ｆを備えるチップ２４，２５を有していても良い。溝２４ｆ，２５ｆは、正面視でＵ字形状であって、切刃２４ｄ，２５ｄにおける第１溝端２４ｈ，２５ｈと第２溝端２４ｉ，２５ｉを円弧状に連結する。チップ２４，２５は、チップ４，５と同様の他の構成部分を有する。該部分についてはチップ４，５と同様の符号を付して、詳細な説明を省略する。

実験の結果、上記考えを裏付けることができると共に、切断面を傷付けることの少ない条件を見出すことができた。以下に、実験結果の一例を示す。以下の説明では、正面視でＶ字形状に形成された溝４ｆ，５ｆを「Ｖ溝」と呼び、正面視でＵ字形状に形成された溝２４ｆ，２５ｆを「Ｕ溝」と呼ぶ。

実験のために各種チップ４，５を有する丸鋸刃１を準備した。丸鋸刃１の外径は２８５ｍｍであり、台金２の厚さは０．８ｍｍであり、チップ４，５の刃厚は１．０ｍｍであり、刃数は６０個である。被削材としてＳ１０Ｃ（機械構造用炭素鋼）製の直径５０ｍｍの丸棒を準備した。加工条件として、回転数を１８７ｒｐｍ、送り速度を０．０５ｍｍ／刃、０．０７ｍｍ／刃、０．０８ｍｍ／刃の３種類を設定した。図９に示すように、チップ４，５における溝の種類を４種類用意し、切屑の比較、及び切断面の状態の比較を行った。

溝種類がＵ溝、溝幅が０．２３ｍｍ、溝深さが０．１６ｍｍであるチップを有する丸鋸刃１を用いて被削材を切断した。送り速度０．０５ｍｍ／刃では、切屑全体のおよそ２０％において図７に示すように切屑が２つの切屑６，７に完全に分割された。切屑全体のおよそ８０％においては、切屑６，７が分割筋によって連結されていた。切断面は、面擦れの無い良好な状態であった。送り速度０．０７ｍｍ／刃では、切屑全体の１００％において切屑６，７が分割筋によって連結されていた。切断面は、面擦れの無い良好な状態であった。送り速度０．０８ｍｍ／刃では、切屑全体の１００％において切屑６，７が分割筋によって連結されていた。切断面は、面擦れの無い良好な状態であった。

溝種類がＶ溝、溝幅が０．２２ｍｍ、溝深さが０．０８ｍｍであるチップを有する丸鋸刃１を用いて被削材を切断した。送り速度０．０５ｍｍ／刃では、切屑全体の１００％において切屑６，７が分割筋によって連結されていた。切断面は、面擦れの無い良好な状態であった。送り速度０．０７ｍｍ／刃では、切屑全体の１００％において分割筋が無い状態で切屑６，７が連結されていた。切断面には、切屑によって面擦れが発生した。送り速度０．０７ｍｍ／刃において面擦れが発生したために、送り速度０．０８ｍｍ／刃による実験は行わなかった。

溝種類がＶ溝、溝幅が０．２４ｍｍ、溝深さが０．１０ｍｍであるチップを有する丸鋸刃１を用いて被削材を切断した。送り速度０．０５ｍｍ／刃では、切屑全体のおよそ５０％において切屑が２つの切屑６，７に完全に分割された。切屑全体のおよそ５０％においては、切屑６，７が分割筋によって連結されていた。切断面は、面擦れの無い良好な状態であった。送り速度０．０７ｍｍ／刃では、切屑全体のおよそ１０％において切屑が２つの切屑６，７に完全に分割された。切屑全体のおよそ９０％においては、切屑６，７が分割筋によって連結されていた。切断面は、面擦れの無い良好な状態であった。送り速度０．０８ｍｍ／刃では、切屑全体の１００％において分割筋が無い状態で切屑６，７が連結されていた。切断面には、切屑によって面擦れが発生した。

溝種類がＶ溝、溝幅が０．２６ｍｍ、溝深さが０．１２ｍｍであるチップを有する丸鋸刃１を用いて被削材を切断した。送り速度０．０５ｍｍ／刃では、切屑全体のおよそ９０％において切屑が２つの切屑６，７に完全に分割された。切屑全体のおよそ１０％においては、切屑６，７が分割筋によって連結されていた。切断面は、面擦れの無い良好な状態であった。送り速度０．０７ｍｍ／刃では、切屑全体のおよそ５０％において切屑が２つの切屑６，７に完全に分割された。切屑全体のおよそ５０％においては、切屑６，７が分割筋によって連結されていた。切断面は、面擦れの無い良好な状態であった。送り速度０．０８ｍｍ／刃では、切屑全体のおよそ３０％において切屑が２つの切屑６，７に完全に分割された。切屑全体のおよそ７０％においては、切屑６，７が分割筋によって連結されていた。切断面は、面擦れの無い良好な状態であった。

以上の実験結果から、切屑が２つの切屑６，７に完全に分割された場合だけでなく、２つの切屑６，７が分割筋によって連結されている場合においても、切屑は切断面に影響を及ぼすことなく被削材から排出されることが分かった。一方、分割筋が無く、２つの切屑６，７が連結された場合には、切断面が切屑によって面擦れすることが確認された。

Ｕ溝またはＶ溝を備えるチップを具備する丸鋸刃によって被削材を切断した後に、チップの摩耗状態を評価した。実験のために各種チップ４，５を有する丸鋸刃１を準備した。丸鋸刃１の外径は２８５ｍｍであり、台金２の厚さは０．８ｍｍであり、チップ４，５の刃厚は１．０ｍｍである。刃数は６０個のあるうち２刃においてＵ溝を有するチップと、Ｖ溝を有するチップをそれぞれ取付けた。被削材としてＳＵＪ２（高炭素鋼）製の直径３０ｍｍの丸棒を準備した。加工条件として、回転数を１０５ｒｐｍ、送り速度を０．０５ｍｍ／刃、の設定で１００回（６０刃である場合は３０００回の切断に相当）の切断を行った。

逃げ面の摩耗量はＵ溝、Ｖ溝を有するチップに大きな差はなかった。すなわちＵ溝を有するチップの摩耗量は、逃げ面の切刃中央部における周方向の摩耗幅が７９μｍであり、逃げ面の溝端部における周方向の摩耗幅が１４０μｍであった。Ｖ溝を有するチップの摩耗量は、逃げ面の切刃中央部における周方向の摩耗幅が８３μｍであり、逃げ面の溝端部における周方向の摩耗幅が１３４μｍであった。Ｕ溝の溝端の切刃の厚み方向の後退量は、３３μｍであった。Ｖ溝の溝端の切刃の厚み方向の後退量は、１６μｍであった。したがってＵ溝に比べてＶ溝は、溝端部が摩耗し難いことがわかる。溝部は、溝部の端部が摩耗することで溝幅が広がる。溝幅の広がりは、左右均等であった。Ｕ溝の溝端の切刃の厚み方向の後退量は、Ｖ溝の溝端の切刃の厚み方向の後退量よりも約２倍大きい。Ｕ溝は、溝の角部に面取りのような欠け（摩耗）が確認された。

上述するように、Ｕ溝とＶ溝は、摩耗の量に違いがあった。Ｕ溝では、面取り４ｃ，５ｃによる側面方向の荷重が切屑を介してＵ溝の側面に垂直に加わる。これに対して、Ｖ溝では、面取り４ｃ，５ｃによる側面方向の荷重が面取り４ｃ，５ｃと同じく傾斜面４ｊ，４ｋによって径方向に分散される。これにより傾斜面４ｊ，４ｋに加わる荷重が小さくなり、Ｕ溝に比べてＶ溝における摩耗が減少すると思慮される。しかもＵ溝は、Ｖ溝に比べて切刃に対する角度が大きいために、角欠けが発生しやすいと考えられる。溝幅の摩耗による広がり速度は、Ｖ溝に比べてＵ溝の方が速い。切刃は、溝によって２つの領域に分けられ、いずれの領域も溝幅の広がりによって短くなる。短い領域では、その長さが切削衝撃に耐えられなくなって欠けが発生しやすいと思慮される。

以上のように、本実施形態のチップ付きの丸鋸刃１は、刃厚が０．８ｍｍ〜１．１ｍｍに対し、溝の幅が０．２０ｍｍ〜０．３０ｍｍに設定されているため、刃厚に対して溝の幅が小さい。そのため有効な切刃４ｄ，５ｄの長さが長く、チップの耐欠損性が比較的高くなる。また溝の幅が所定の長さを有することで、切屑を分割し易い構成となり得る。これにより切屑によって被削材の切断面が傷付くことが抑制され得る。

溝４ｆ，５ｆは、切刃４ｄ，５ｄにおいて一対の第１溝端４ｈ，第２溝端４ｉと、第１溝端４ｈ，第２溝端４ｉから延出する直線状の一対の傾斜面４ｊ，４ｋと、傾斜面４ｊ，４ｋを接続する曲面状の溝底４ｍ，５ｍとを有する。傾斜面４ｊ，４ｋは、チップ４における径方向外方に向く逃げ面４ａ、５ａに対して鋭角な溝端角度φを有する。これにより、切刃４ｄ，５ｄと傾斜面４ｊ，４ｋの間の角部の剛性が上がり欠損が減少し得る。溝２４ｆ，２５ｆも溝４ｆ，５ｆと同様の効果がある。

チップは、溝が切刃４ｄ，５ｄの厚み方向における中心位置より、一方の側面側に位置するチップ４（第１チップ）と、他方の側面側に位置するチップ５（第２チップ）を含む。チップ４，５は、周方向に交互に配設される。これにより、切断時における側面方向の荷重が偏ることが抑制される。さらに切屑が分割されることで、切屑の排出が良くなり、被削材の切断面への切屑の影響が抑制され得る。

添付の図面を参照して詳細に上述した種々の実施例は、本発明の代表例であって本発明を限定するものではありません。詳細な説明は、本教示の様々な態様を作成、使用および／または実施するために、当業者に教示するものであって、本発明の範囲を限定するものではありません。更に、上述した各付加的な特徴および教示は、改良されたチップ付きの丸鋸刃および／またはその製造方法と使用方法を提供するため、別々にまたは他の特徴および教示と一緒に適用および／または使用され得るものです。

Claims (2)

1. チップ付き丸鋸刃であって、
   円盤状の台金と、
   前記台金の外周から径方向に突出するように前記台金に接合されたチップを有し、
   前記丸鋸刃の外径が２８０ｍｍ〜５００ｍｍであり、
   前記チップの刃厚が０．８ｍｍ〜１．１ｍｍであり、
   前記チップは、
   径方向外方に向く逃げ面と、
   前記逃げ面の厚み方向の両端の１つに位置する側面と、
   前記逃げ面と前記側面の間に形成されかつ前記逃げ面に対して面取り角度を有する面取りと、
   前記逃げ面の周方向の一端に位置して被削材を切断する切刃と、
   前記切刃から周方向に延出するように前記逃げ面に形成された溝を有し、
   前記溝の幅は、０．２０ｍｍ〜０．３０ｍｍであるチップ付き丸鋸刃。
2. 請求項１に記載のチップ付き丸鋸刃であって、
   前記溝は、前記切刃において一対の溝端と、前記溝端から延出する一対の直線状の傾斜面と、前記一対の傾斜面を接続する曲面状の溝底を有し、
   前記傾斜面と前記逃げ面の間に鋭角な溝端角度が形成されるチップ付き丸鋸刃。

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