(57)【要約】【課題】チップインサートへの硬質皮膜の密着性が優れ、長寿命なディスクカッターを提供することである。【解決手段】ディスクカッターであって、回転軸回りに駆動されるように適合した環状ディスク形状ベースと、前記ベースの外周縁に該ベースと一体的に形成され、間にガレット画成する複数のチップサポートと、前記各チップサポートに固定された複数のチップインサートと、前記各チップインサート表面にコーティングされたＴｉＡｌＮ被膜とを具備し、前記各チップインサートは粒径０．１μｍ〜０．８μｍのＷＣ粉末９８ｗ％〜９０ｗ％とＣｏ粉末２ｗ％〜１０ｗ％の焼結合金から形成され、前記ＴｉＡｌＮ被膜はその厚さが１μｍ〜５μｍの範囲内である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクカッターであって、
回転軸回りに駆動されるように適合した環状ディスク形状ベースと、
前記ベースの外周縁に該ベースと一体的に形成され、間にガレット画成する複数のチップサポートと、
前記各チップサポートに固定された複数のチップインサートと、
前記各チップインサート表面にコーティングされたＴｉＡｌＮ被膜とを具備し、
前記各チップインサートは主として粒径０．１μｍ〜０．８μｍのＷＣ粉末９８ｗ％〜９０ｗ％とＣｏ粉末２ｗ％〜１０ｗ％の焼結合金から形成され、
前記ＴｉＡｌＮ被膜は０．５μｍ〜５μｍの厚さを有していることを特徴とするディスクカッター。
【請求項２】
ディスクカッターであって、
回転軸回りに駆動されるように適合した環状ディスク形状ベースと、
前記ベースの外周縁に該ベースと一体的に形成され、間にガレット画成する複数のチップサポートと、
前記各チップサポートに固定された複数のチップインサートと、
前記各チップインサート表面にコーティングされたＴｉＡｌＮ−ＴｉＮ被膜とを具備し、
前記各チップインサートは主として粒径０．１μｍ〜０．８μｍのＷＣ粉末９８ｗ％〜９０ｗ％とＣｏ粉末２ｗ％〜１０ｗ％の焼結合金から形成され、
前記被膜はＴｉＮ層及びＴｉＡｌＮ層を交互に積層して構成され、その厚さが０．５μｍ〜５μｍの範囲内であることを特徴とするディスクカッター。
【請求項３】
前記ＴｉＡｌＮ皮膜又はＴｉＡｌＮ−ＴｉＮ皮膜の厚さは２μｍ〜３．５μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１又は２記載のディスクカッター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的にディスクカッターに関し、特に、ステンレス鋼等の鋼材を切断するのに適したディスクカッター又はサーキュラーソーに関する。
【背景技術】
【０００２】
外周部に複数のチップサポートを有し、各チップサポートに硬化された切断チップインサート（カッターインサート）が蝋付け等により固定されたベースディスクから構成されるディスクカッター又はサーキュラーソーが鋼材の切断等によく使用される。
【０００３】
ベースディスク又は環状ディスク形状ベースは、その外周に円周方向に所定間隔で離間された複数のチップサポートを有しており、各チップサポートの間にはガレットが画成されている。
【０００４】
各チップサポートはリセスを有しており、このリセス中に硬化された切断チップインサートが蝋付け等により固定される。ベースディスクはその中心部に装着穴を有しており、この装着穴に回転工具の回転シャフトを挿入して、ボルトによりディスクカッターを回転シャフトに締め付けることにより、ディスクカッターが回転工具に装着される。
【０００５】
このようなディスクカッターで鋼材を切断するためには、チップインサートの硬度及び耐摩耗性を高める必要がある。そこで、特許文献１及び特許文献２で提案されているイオンプレーティングを含む物理蒸着法により、ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ等の硬質物質をチップインサートにコーティングしたディスクカッターが考えられる。  
【特許文献１】特開２０００−２３３３２０号公報
【特許文献２】特開２０００−２３３３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、唯単に硬質物質をチップインサート表面にコーティングしたディスクカッターでは、チップインサート表面と硬質物資との密着性が十分でなく、ディスクカッターでステンレス鋼等の鋼材を長時間にわたり切断すると硬質物質がチップインサート表面から剥がれ落ちてしまう場合があり、その耐久性に問題があった。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、硬質物質のチップインサート表面への密着性を向上し、その寿命を高めたディスクカッターを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、ディスクカッターであって、回転軸回りに駆動されるように適合した環状ディスク形状ベースと、前記ベースの外周縁に該ベースと一体的に形成され、間にガレット画成する複数のチップサポートと、前記各チップサポートに固定された複数のチップインサートと、前記各チップインサート表面にコーティングされたＴｉＡｌＮ被膜とを具備し、前記各チップインサートは主として粒径０．１μｍ〜０．８μｍのＷＣ粉末９８ｗ％〜９０ｗ％とＣｏ粉末２ｗ％〜１０ｗ％の焼結合金から形成され、前記ＴｉＡｌＮ被膜は０．５μｍ〜５μｍの厚さを有していることを特徴とするディスクカッターが提供される。
【０００９】
ＴｉＡｌＮ皮膜に代えて、各チップインサート表面にＴｉＮ層とＴｉＡｌＮ層を交互に積層して構成されたＴｉＡｌＮ−ＴｉＮ皮膜をコーティングするようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
チップインサートを主として粒径０．１μｍ〜０．８μｍのＷＣ粉末９８ｗ％〜９０ｗ％とＣｏ粉末２ｗ％〜１０ｗ％の焼結合金から形成したため、チップインサートとＴｉＡｌＮ被膜又はＴｉＡｌＮ−ＴｉＮ被膜との密着性が格段に向上する。
【００１１】
その結果、被膜がチップインサート表面から剥がれ落ちることが防止され、耐磨耗性に優れ長寿命の、ステンレス鋼等の鋼材の切断に適したディスクカッターを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１を参照すると、本発明実施形態のディスクカッター２の側面図が示されている。ディスクカッター２はオーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼等の鋼材を切断するのに特に適している。
【００１３】
ディスクカッター２は、板厚約１．７ｍｍの環状ディスク形状ベース（ベースディスク）４の外周に複数個（例えば７２個）の鋸歯状チップサポート８が円周方向に等ピッチ間隔で形成されている。隣接するチップサポート８の間にはガレット９が画成されている。
【００１４】
ベースディスク４はＪＩＳ規格ＳＫＳ５（合金工具鋼）、ＪＩＳ規格ＳＫ５（炭素工具鋼）、またはＪＩＳ規格ＳＫ６（炭素工具鋼）等の鋼から形成されている。ベースディスク４の直径は、例えば約２５０ｍｍ、中心孔６の直径は約３２ｍｍであるが、本発明のディスクカッターはこれらの数値に限定されるものではない。
【００１５】
図２の拡大図に示すように、各チップサポート８にはリセス１２が形成されており、これらのリセス１２中にチップインサート１４，１４Ａが蝋付け等により固着されている。チップインサート１４，１４Ａは、後で詳細に説明するように切子分割用の溝の位置が相違し、各チップサポート８に交互に蝋付けされている。
【００１６】
各チップインサート１４，１４Ａは、主にＷＣ粉末とＣｏ粉末の焼結合金から構成される。Ｃｏ粉末はバインダーとして作用する。各チップサポート表面にコーティングする被膜の密着性を向上するために、ＷＣ粉末は主として０．１μｍ〜０．８μｍの粒径を有していることが望ましい。ＷＣ粉末の粒径が０．８μｍより大きい場合には、チップインサートの表面が平滑にならず、その表面にコーティングする被膜の密着性が悪化する。
【００１７】
よって、好ましくは、各チップインサート１４，１４Ａは、粒径０．１μｍ〜０．８μｍのＷＣ粉末９８ｗ％〜９０ｗ％とＣｏ粉末２ｗ％〜１０ｗ％の焼結合金から形成される。より好ましくは、Ｃｏ粉末５ｗ％〜８ｗ％と残部が粒径０．１μｍ〜０．８μｍのＷＣ粉末の焼結合金から形成される。焼結合金の形成方法は良く知られているため、その説明を省略する。
【００１８】
図３（Ａ）はチップインサート１４の正面図を示しており、図３（Ｂ）はその右側面図、図３（Ｃ）はその平面図をそれぞれ示している。図３（Ａ）に示されるように、チップインサート１４は第１すくい角θ１の第１すくい面１６と、第２すくい角θ２の第２すくい面１８と、誘導角θ３の切子誘導面２０を有している。例えば、第１すくい角θ１は−３０°、第２すくい角θ２は＋１０°、誘導角θ３は１３５°である。
【００１９】
さらに、チップインサート１４は先端逃げ角θ４の逃げ面２２を有している。先端逃げ角θ４は、例えば約１０°である。また、特に図示しないが、チップインサート１４は約１°の側面逃げ角と約１°の側面向心角を有している。
【００２０】
図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示されるように、チップインサート１４は逃げ面２２の幅方向中心から偏心した位置に切子分割溝２４を有している。チップインサート１４と交互にチップサポート８に固着されるチップインサート１４Ａは、図４に示すようにチップインサート１４と反対方向に偏心した切子分割溝２４ａを有している。
【００２１】
このように各チップインサート１４，１４Ａが反対方向に偏心した切子分割溝２４，２４ａを有しているため、被切削材の切断にあたり切子を左右に切り分けることができる。
【００２２】
再び図１を参照すると、各チップインサート１４，１４Ａを含めてディスクカッター２の符号１０で示される円より外周側にはＴｉＡｌＮ被膜１５がコーティングされている。ＴｉＡｌＮ被膜１５に代えてＴｉＡｌＮ―ＴｉＮ被膜被膜１５ａをコーティングするようにしてもよい。
【００２３】
図５はチップインサート１４表面の拡大断面図である。主にＷＣ粉末とＣｏ粉末の焼結合金から形成されたチップインサート１４表面にはＴｉＡｌＮ被膜１５が例えばイオンプレーティング等によりコーティングされている。
【００２４】
被膜１５の硬度は約３，０００〜４，０００Ｈｍｖであり、優れた耐磨耗性及び耐凝着性を有している。また、チップインサート１４を主として粒径０．１μｍ〜０．８μｍのＷＣ粉末とＣｏ粉末との焼結合金から形成したため、約８０ニュートン以上の被膜１５の非常に高い密着性を得ることができる。また、ＴｉＡｌＮ被膜１５の厚さは１μｍ〜５μｍであり、好ましくは、２μｍ〜３．５μｍである。
【００２５】
図６は本発明第２実施形態のチップインサートの拡大断面図であり、チップインサート１４表面には約１μｍ〜５μｍの厚さのＴｉＡｌＮ−ＴｉＮ被膜１５ａがイオンプレーティング等によりコーティングされている。好ましくは、ＴｉＡｌＮ−ＴｉＮ被膜１５ａの厚さは２μｍ〜３．５μｍである。
【００２６】
ＴｉＡｌＮ−ＴｉＮ被膜１５ａはＴｉＮ層２８及びＴｉＡｌＮ層３０を交互に積層して構成される。好ましくは、チップインサート１４表面に接触する最下層にＴｉＮ層２８を形成し、被膜１５の最上層をＴｉＡｌＮ層３０とする。
【００２７】
本実施形態でも、チップインサート１４を主として粒径０．１μｍ〜０．８μｍのＷＣ粉末とＣｏ粉末の焼結合金から形成しているため、約８０ニュートン以上のＴｉＡｌＮ−ＴｉＮ被膜１５ａの非常に高い密着性を得ることができる。
【００２８】
次に、図７を参照して、ＴｉＡｌＮ−ＴｉＮ被膜１５ａの形成方法について説明する。被膜形成装置３２のチャンバー３４に連通して真空ポンプ３６が設けられており、真空ポンプ３６によりチャンバー３４内が真空状態に排気される。
【００２９】
チャンバー３４内にはチャンバー３４内から取り出し可能なテーブル３８が図示しない駆動手段により回転可能に設けられており、テーブル３８はバイアス電源３９に接続され、テーブル３８には例えば０Ｖ〜−１５０Ｖのバイアス電圧が印加される。
【００３０】
テーブル３８上には円盤状のスペーサー４０を介して複数個のディスクカッター２が載置される。これらのディスクカッター２は各チップサポート８にチップインサート１４，１４Ａが蝋付けされたものである。
【００３１】
チャンバー３４内には、Ｔｉターゲット４４を備え、Ｔｉの金属イオンの生成及び供給を行う第１蒸発源４２と、ＴｉＡｌターゲット４８を備え、Ｔｉの金属イオン及びＡｌの金属イオンの生成及び供給を同時に行う第２蒸発源４６が設けられている。
【００３２】
さらに、チャンバー３４に反応性ガスとして、例えばＮ２ガス、及びエッチングに用いる例えばＡｒガスを導入するガス導入手段５０が設けられている。特に図示しないが、チャンバー３４内には内部を加熱するヒーター等の加熱手段が設けられている。
【００３３】
次に、被膜形成装置３２による被膜形成方法を説明する。まず、ディスクカッター２を前洗浄した後、テーブル３８上にディスクカッター２を円盤状スペーサー４０を介して複数個載置し、チャンバー３４内に挿入する。
【００３４】
真空ポンプ３６の駆動によりチャンバー３４内を真空引きし、図示しない加熱手段によりチャンバー３４内を加熱する。次に、ガス導入手段５０によりエッチングに用いる例えばＡｒガスが導入され、図示しないエッチング装置によりＡｒイオンによるエッチングが行われ、ディスクカッター２表面の酸化膜が除去される。
【００３５】
エッチングの後、バイアス電源３９によりテーブル３８に０Ｖ〜−１５０Vのバイアス電圧がかけられる。まず、Ｔｉターゲット４４を備えた第１蒸発源４２により、Ｔｉイオンの生成及び供給を行い、イオンプレーティングにより、ディスクカッター２の外周表面にＴｉＮ層２８を所定厚さコーティングする。
【００３６】
次に、ＴｉＡｌターゲット４８を備えた第２蒸発源４６により、Ｔｉイオン及びＡｌイオンの生成及び供給を同時に行い、イオンプレーティングにより、ＴｉＮ層２８上にＴｉＡｌＮ層３０をコーティングする。
【００３７】
このように、第１蒸発源４２及び第２蒸発源４６を交互に作動させて、チップインサート１４，１４Ａを含むディスクカッター２の外周面上にＴｉＮ層２８及びＴｉＡｌＮ層３０を交互に複数層積層し、全体膜厚を１μｍ〜５μm、好ましくは２μｍ〜３．５μmにする。
【００３８】
ＴｉＡｌＮ−ＴｉＮ被膜１５ａのコーティング終了後、例えばＮ２ガスやＨｅガスによりチャンバー３４内の冷却が行われ、冷却後、テーブル３８を被膜形成装置３２から取り出してディスクカッター２をテーブル３８上から取り外す。
【００３９】
図５に示すＴｉＡｌＮ被膜１５の形成には、図７に示したのと同様な被膜形成装置３２を使用し、ＴｉＡｌターゲット４８を有する第２蒸発源４６のみを作動させるようにすればよい。
【００４０】
次に、チップインサート上にＴｉＡｌＮ被膜１５を有する第１実施形態のディスクカッター２を回転工具に装着し、ディスクカッターを６０〜７０ｒｐｍで回転させて、一刃送り量０．０４〜０．０５ｍｍで被切削材を切断して、ディスクカッター２の寿命についてテストした。
【００４１】
被切削材としては容体化熱処理されたオーステナイト系ステンレス鋼或いは焼鈍されたフェライト系ステンレス鋼又はマルテンサイト系ステンレス鋼を使用した。被切削材は直径３２ｍｍの丸棒を使用した。
【００４２】
実験の結果、チップインサート表面に本発明の被膜１５，１５ａを有しない従来のディスクカッターの寿命は１０，０００〜１２，０００カットであったが、第１実施形態のディスクカッターではその寿命が３７，０００〜４７，０００カットと大幅に向上した。ＴｉＡｌＮ−ＴｉＮ被膜１５ａを有する第２実施形態のディスクカッターでも同程度の寿命を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明実施形態のディスクカッターの側面図である。
【図２】チップインサート部分の拡大図である。
【図３】チップインサートを示す図であり、図３（Ａ）が正面図、図３（Ｂ）がその右側面図、図３（Ｃ）がその平面図である。
【図４】交互に蝋付けされる他のチップインサートの右側面図である。
【図５】第１実施形態のチップインサート部分の拡大断面図である。
【図６】第２実施形態のチップインサート部分の拡大断面図である。
【図７】被膜形成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
２    ディスクカッター
８    チップサポート
９    ガレット
１４，１４Ａ    チップインサート
１５    ＴｉＡｌＮ被膜
１５ａ    ＴｉＡｌＮ−ＴｉＮ被膜
２８    ＴｉＮ層
３０    ＴｉＡｌＮ層
４２    第１蒸発源
４４    Ｔｉターゲット
４６    第２蒸発源
４８    ＴｉＡｌターゲット
【図１】
2006289558.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006289558.tif 000007
【図６】
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【図７】
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