(57)【要約】      （修正有）【課題】主として金属で造られた部材に穿孔したり、部材の一部を切除したりするために用いられる円筒状切削工具を提供する。【解決手段】焼入れ可能な鋼材で造られた工具本体２の切削端側に、前記工具本体２と異なる材料で造られた中間部材７を第一のロー材を用いてロー付けし、前記中間部材７に、切削用の刃先部材４を前記第一のロー材より融点が低い第二のロー材を用いてロー付けしたことを特徴とする円筒状切削工具で、刃先部材４を交換するために第二のロー材を溶かしても、中間部材７と工具本体２を固着している第一のロー材は融点が高いので溶融しないため、工具本体２への影響は小さく、更には、中間部材７を焼結金属など融点が高い材料で製作すれば、刃先部材４と中間部材７を接合する第二のロー材を溶融して固着したり分離したりする工程を繰り返しても接合面の劣化が起きづらいので、再生利用回数を格段に増やすことが可能である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主として金属で造られた部材に穿孔したり、部材の一部を切除したりするための円筒状切削工具であって、焼入れ可能な鋼材で造られた工具本体の切削端側に、前記工具本体と異なる材料で造られた中間部材を第一のロー材を用いてロー付けし、前記中間部材に刃先部材を前記第一のロー材より融点が低い第二のロー材を用いてロー付けしたことを特徴とする円筒状切削工具
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  主として金属で造られた部材に穿孔したり、部材の一部を切除したりするための円筒状切削工具であって、焼入れ可能な鋼材で造られた工具本体の切削端側に刃先部材をロー付けして製作される円筒状切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】  鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属で造られた板や部材に、円形孔を穿孔したり、部材の突起部を切除したりする時には、工具本体に刃先部材がロー付けされた円筒状切削工具を電動工具や工作機械に装着し、これを回転して、刃先部材に加工形成された刃先で被切削材を切削する方法がある。【０００３】  円筒状切削工具の本体は、焼入れ可能な炭素棒鋼で製作することが一般的である。焼入れ可能な炭素鋼は市場で容易に入手することができ、旋盤などの工作機械で工具形状に加工し易く、加工完了後に焼入れ焼戻しなどの熱処理をおこなえば、切削工具に必要な硬度を容易に得ることができるためである。【０００４】  一方、刃先部材は被切削材より硬いことが必要条件で、被切削材が金属の場合は、タングステンカーバイトなどの金属炭化物をニッケルやコバルトなどで焼結した超硬合金を刃先部材として用いることが多い。被切削材がコンクリートの場合は、ダイヤモンド粒子や珪素を含んだ、いわゆる砥石材を刃先部材として用いることもある。【０００５】  工具本体と刃先部材は、ロー付けで固着して一体化される。この時は、ロー付けと関係ない部分の機械的特性を加熱によって劣化させないよう、工具の形状に合わせて加工成形された高周波コイルを使いて、ロー付けする箇所の近傍だけ高周波加熱する方法が広く採用されている。【０００６】  使用されるロー材は、工具本体の焼入れ温度より低い融点のロー材でも、逆に工具本体の焼入れ温度より高い融点のロー材でも好いが、ロー付け作業が容易な、焼入れ温度より低い融点のロー材を使うことが多い。その場合は、工具本体を熱処理して、工具として適切な硬度にした後に刃先部材をロー付けする。工具本体は、焼入れ温度よりも低い温度で加熱されて切削部材とロー付けされるので、焼入れ処理して得られた硬度は大きく劣化せず、工具として必要な硬度は維持できる。しかし、焼鈍し効果で、ロー付け部の近傍で工具本体の硬度が変化し、切削工具としての耐久性が劣化することもある。【０００７】  これを回避するために、焼入れ温度より高い融点のロー材を使う方法がある。その場合は、工具本体と刃先部材を融点が高いロー材でロー付けした後、工具全体を炉に入れてロー材の融点より低い温度で焼入れ処理する。すると、工具本体は焼入れ処理で切削工具として必要な硬度を確保し、しかも、焼入れ温度より融点が高いロー材で固着された工具本体と切削部材の接合強度は、焼入れ処理による影響を受けることはない。しかし、高温でロー付けするので、炭素鋼で造られた工具本体が特性劣化しやすく、これを抑えるためには短時間でロー付けを完了する必要があるので、ロー付け作業には熟練が必要である。【０００８】  このようにして造られた一般的な円筒状切削工具１は、図４の正面図、図５の左側面図で示すように、工具本体２は円筒状で、工具本体２の片方の端部にシャンク３を、反対の端部にはタングステンカーバイトなどの超硬合金で造られた複数の刃先部材４を持っている。【０００９】  この円筒状切削工具の製作では、まず、旋盤などの工作機械で炭素棒鋼を加工して工具本体２の形状に整える。その際、工具本体２の切削端側には図６の部分拡大図で示されるようなロー付け溝５を複数個��工する。【００１０】  次に、８００〜９００度で工具本体２を焼入れ処理し、ロックウェル硬さＣスケール（ＨＲＣ）で４０〜６０程度の硬度にした後、焼入れ温度より融点が低いロー材を使って図７て示すように刃先部材４をロー付け溝５に装着してロー付けする。焼入れ温度より融点が高いロー材を使う場合は、図７で示すように刃先部材４をロー付け溝３にロー付け固定してから、全体を焼入れ処理して工具本体２を硬くする。【００１１】  焼入れ温度より低い融点のロー材としては融点が６００度程度の銀ローが、焼入れ温度より融点が高いロー材としては融点が１０００度程度の銅ローが用いられることが多い。【００１２】  焼入れ処理とロー付けが完了したら、研磨装置で、ダイヤモンド砥石など刃先部材４よりも硬い砥石を使って刃先部材４を研磨し、図８で示されるような刃先６を加工形成する。【００１３】  このようにして製作された円筒状切削工具１を電動工具や工作機械に装着し、穿孔や切除などの切削加工を行うと、切削時に発生する摩擦や衝撃で、刃先６が消耗したり、欠けたりし、ついには切削速度が極端に遅くなって、実用に適さない状態になる。その時は、複数の刃先部材４の内、劣化が激しい刃先部材４を交換し、研磨して刃先６を加工形成してやれば、切削工具として再利用することが出来る。【００１４】  再利用のために刃先部材４を交換するためには、劣化した刃先部材４の近傍を高周波加熱装置でロー材の融点まで加熱し、刃先部材４をロー付け溝５の中で固着しているロー材を溶かす必要がある。また、劣化した刃先部材４を除去した後は、再度、ロー材の融点まで加熱して新しい刃先部材４をロー材で固着することになる。この時、炭素鋼で造られた工具本体２に加工されたロー付け溝５の、刃先部材４に接合固着する面は、加熱で酸化や変質を起こし、破損したり変形したりしやすく、再ロー付け後の接合部での固着強度は低下して、切削中に刃先部材４が工具本体２から逸脱したり、工具本端２に亀裂が生じたりし易くなる。従って、２、３回の再ロー付けによる再生を行うと、以降は、刃先が劣化したら切削工具として再利用することは出来ない。【００１５】  特に焼入れ温度よりも融点が高いロー材で刃先部材４がロー付けされた円筒状切削工具１の場合は、ロー材を溶かす時、ロー付け溝５の近傍の工具本体２が焼入れ温度よりも高い温度で加熱されるので、工具本体２は焼鈍しされて硬度が低下し、切削時の衝撃や振動で亀裂が入りやすくなるので、再ロー付けして切削工具として使う方法は採用できない。【００１６】  また、焼入れ可能な鋼材で造られた工具本体２と、超硬合金で造られた刃先部材４の熱膨張率は大幅に異なるので、ロー付け後、工具本体２と刃先部材４に歪が残り易く、ロー付けされた刃先部材４を研磨して刃先６を形成する過程や、切削工具として被切削材を切削する過程で受ける衝撃や振動で、刃先部材４が欠けたり、工具本体２のロー付け溝５の付近に亀裂が発生したりし易い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】  以上で述べたように、従来の円筒状切削工具１では、刃先６が劣化した時、再利用するために、劣化した刃先６をもつ刃先部材４を、ロー材を溶かして取り外し、新しい刃先部材４を再ロー付けする際、刃先部材４とロー付け溝５の接合面が、破損したり変形したりして、ロー付け後の刃先部材の固着強度が低下したり、工具本体のロー付け溝近傍での工具本体強度が低下したりするため、再ロー付けして再利用出来る回数は少ない。【００１８】  また、工具本体２と刃先部材４の熱膨張率は大幅に異なるので、ロー付け後、工具本体２と刃先部材４に歪が残り易く、ロー付けされた刃先部材４を研磨して刃先６を形成する過程や、切削工具として被切削材を切削する過程で受ける衝撃や振動で、刃先部材４が欠けたり、工具本体２のロー付け溝５の付近に亀裂が発生したりし易い。
【課題を解決するための手段】
【００１９】  上記の課題を解決するための本願発明は、焼入れ可能な鋼材で造られた工具本体の切削端側に、工具本体と異なる材料で造られた中間部材を第一のロー材を用いてロー付けし、この中間部材に、切削用の刃先部材を、第一のロー材より融点が低い第二のロー材を用いてロー付けしたことを特徴とする円筒状切削工具である。【００２０】  切削によって劣化や破損した刃先部材を新しい刃先部材に交換する時は、低い融点の第二のロー材を溶かせば好いため、高い融点の第一のロー材で接合された工具本体の劣化はほとんど影響を受けない。また、中間部材を焼結金属など刃先部材に近い耐熱特性を持つ材料で製作しておけば、第二のロー材を加熱溶融する際の温度では中間部材が劣化することはないので、再ロー付けして再利用することが可能な回数は飛躍的に増加する。【００２１】  また、熱膨張率が大きな鋼材と熱膨張率が小さな超硬合金などで造られた刃先部材のロー付けと比べ、熱膨張率が共に小さい中間部材と刃先部材を加熱ロー付けするので、ロー付け後に刃先部材に残る歪が小さく、従って、切削時の衝撃などで刃先部材に形成された刃先が損傷する危険は低減する。【００２２】  本願発明の円筒状切削工具を造る一つの方法としては、まず、焼入れ可能な炭素鋼を工作機械で工具形状に加工した後、焼結金属で造られた中間部材を、融点が１０００度程度の銅ローなど、第一のロー材を使って工具本体にロー付け固着し、炉に入れて８５０度程度の温度で焼入れ焼戻し処理をして、工具本体をロックウェル硬さＣスケール（ＨＲＣ）５０程度まで硬くする。【００２３】  次に、超硬合金、またはダイヤモンド粒子を含む焼結材料などで造られた刃先部材を、融点６００度程度の銀ロー材など、第二のロー材を使って中間部材にロー付けし、研磨装置で刃先部材を研磨して刃先を形成する。第二のロー付け温度は第一のロー付け温度より低いため、第二のロー付けで、焼結金属で造られた中間部材の機械的性質や、高い融点の第一のロー材で結合された中間部材と工具本体の特性や結合力が劣化することはない。
【発明の効果】
【００２４】  本願発明に係る円筒状切削工具では、切削で刃先が損傷した時、再利用のために、第２のロー材を溶融して新しい刃先部材に交換する再ロー付け作業を行っても、融点が高い第１のロー材で固着された中間部材と工具本体の間の固着状態に悪影響を与えないので、中間部材や刃先部材より機械的強度が劣る工具本体の劣化が少ない。更には、工具本体よりも融点が高い材料、例えば焼結金属、で中間部材を造れば、再ロー付けによる加熱で中間部材の特性が劣化することもない。従って、再ロー付け後でも切削工具として必要な特性が確保されるため、再ロー付けによる利用可能回数は飛躍的に増加する。【００２５】  更に、焼結金属など、熱膨張率が刃先部材の熱膨張率に近い材料で中間部材を造ると、ロー付け後に刃先部材に残る歪を小さくすることができるため、切削時の衝撃で刃先部材に加工形成された刃先が破損する危険が低減する。【００２６】  また、本願発明における円筒状切削工具で使用される刃先部材は、素材寸法が２ｍｍｘ２ｍｍｘ５ｍｍ程度で、従来の切削部材の５分の１以下の体積で済むので、体積当りの価格は高いが、従来の超硬合金より切削性に優れる材料を用いても、製造原価の上昇を抑制でき、性能を向上することで、工具としての応用範囲を拡大することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本願発明の円筒状穿孔工具の一つの実施例における、中間部材がロー付けされた状態を示す図
【図２】図１の実施例における中間部材に、刃先部材をロー付けした状態を示す図
【図３】図２の実施例における刃先部材に、刃先を加工形成した状態を示す図
【図４】従来の円筒状切削工具を説明するための正面図
【図５】図４の円筒状切削工具の左側面図
【図６】円筒状切削工具の切削側端部の、部材がロー付けされる前の状態を示す図
【図７】従来の円筒状切削工具の、刃先部材がロー付けされた状態を示す図
【図８】従来の円筒状切削工具の刃先部材に、刃先を加工形成した状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２８】  本願発明に係る円筒状切削工具は、焼入れ可能な鋼材で造られた工具本体の切削端側に、工具本体と異なる材料の中間部材を第一のロー材を用いてロー付けし、切削用の刃先部材を第一のロー材より融点が低い第二のロー材を用いて中間部材にロー付けして製作される。
【００２９】  製作コストを抑制できるよう、例えば、工具本体は約８５０度で焼入れ可能な炭素鋼、中間部材は安価で融点が高くて硬い焼結金属、切削部材は切削に必要な特性を持つ超硬合金、第一のロー材は融点が約１０００度の銅ロー、第二のロー材は融点が約６００度の銀ロー、を用いる。いずれも市場で容易に入手することができる。
【００３０】  これらの材料を用いて本願発明の円筒状切削工具を製作するには、まず、炭素鋼を旋盤などの工作機械で切削加工して工具本体を造り、中間部材を第一のロー材でロー付けし、炉に入れて焼入れ処理し、刃先部材を第二のロー材で中間部材にロー付けし、刃先部材を研磨して刃先を加工形成する。
切削工具として用いられている内に、刃先が欠けて切削ができなくなったら、刃先部材の近傍を高周波コイルで部分加熱して第二のロー材を溶かし、欠けている刃先部材を除去してから新たな刃先部材を再ロー付けし、研磨装置で刃先を加工形成すれば、切削工具として再び利用することができる。
【００３１】  刃先部材としては、タングステンカーバイトをニッケルやコバルトで焼結した超硬合金を用いることができるが、被切削材がコンクリートなどの場合はダイヤモンド砥石材など、他の材料を使った刃先部材を使用して切削工具としても好い。
中間部材は、第一のロー材の融点で加熱されても、酸化や軟化などで機械的性能や表面状態が変化することがないような材料で、かつ、熱膨張率が刃先部材に近い、焼結金属などで製作する。
【実施例】
【００３２】  図１、図２、図３、図４、図６、を用いて、本願発明に係る円筒状切削工具１の実施例を説明する。
円筒状切削工具１の工具本体２は、焼入れ可能な炭素鋼棒を旋盤などで加工して工具形状に仕上げて製作する。形状や寸法は図４に示された従来の円筒状切削工具１の工具本体２とほぼ同一で、切削側の端部に加工されるロー付け溝５の形状も図６の部分拡大図に示される従来の円筒状切削工具１におけるものとほぼ同一である。【００３３】  この、従来とほぼ同一の形状及び寸法を持つ工具本体２のロー付け溝５に、図１の部分拡大図で示されるように、位置決め突起８を持つ、焼結金属で造られた中間部材７を第一のロー材、例えば融点約１０００度の銅ロー、を用いてロー付けする。【００３４】  ロー付けが完了したら、炉に投入し、第一のロー材の融点よりも低い温度、例えば８５０度、で焼入れ処理し、工具本体２を切削工具として必要な硬度、例えばロックウェル硬さＣスケール（ＨＲＣ）で約５０の硬さ，にする。この時、焼結金属で造られた中間部材７や第一のロー材は、８５０度程度の低い温度では、特性はほとんど変化することはない。
従って、切削工具として必要な機械的性能やロー付け強度は焼入れ処理後も維持される。【００３５】  次に、図２に示されるように、超硬合金で造られた刃先部材４を第二のロー材、例えば融点が６２０度程度の銀ロー、を用いて中間部材７にロー付けする。この時、ロー付け温度は、工具本体２の焼入れ温度である８５０度より低いので、工具本体２と中間部材７の特性や、第一のロー材による接合強度は、ほとんど変化しない。なお、刃先部材４は２ｍｍｘ２ｍｍｘ５ｍｍ程度の寸法で、小さくて取り扱いが困難なので、ロー付け作業を容易に行えるように、中間部材７に刃先部材４の位置決め突起８を設けておく。【００３６】  このようにして中間部材７に刃先部材４をロー付けしたら、研磨装置を使って刃先部材４をダイヤモンド砥石など、刃先部材４よりも硬い砥石で研削し、図３に示すような刃先６を加工形成する。【００３７】  このようにして製作された本願発明の円筒状切削工具では、刃先が欠けて切削が不可能になっても、第二のロー材を溶かして新しい刃先部材に交換し、研磨装置で刃先部材に刃先を加工形成してやれば、中間部材や工具本体の特性、第一のロー材による中間部材と工具本体の結合強度、を劣化することなく切削工具として再生することができる。
【符号の説明】
【００３８】１  円筒状切削工具
２  工具本体
３  シャンク
４  刃先部材
５  ロー付け溝
６  刃先
７  中間部材
８  位置決め突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年4月9日(2013.4.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】        このようにして製作された本願発明の円筒状切削工具では、刃先が欠けて切削が不可能になっても、第二のロー材を溶かして新しい刃先部材に交換し、研磨装置で刃先部材に刃先を加工形成してやれば、中間部材や工具本体の特性、第一のロー材による中間部材と工具本体の結合強度、を劣化することなく研削工具として再生することができる。
なお、刃先部材の硬度が大きく、研削が困難な場合では、硬度が刃先部材より小さい中間部材の内周面を予め研磨し、この研磨面を基準として切削部材をロー付けすると、ロー付け後に刃先を加工形成するための切削部材の研磨では、切削工具の外側に面していて比較的容易に研磨できる外周面と穿孔方向面の研磨のみ実施し、研磨が比較的困難な内周面の研磨は省略することもできる。