(57)【要約】　　　（修正有）【課題】被切削材の表層を高速にかつ安定しての皮削りすることができ、鋼片の表面切削を行うのに適した表層切削装置を提供する。【解決手段】切削面２１における法線方向２１ｎに対し、切削工具の回転軸１０ｃを切削方向Ｘに前傾角βだけ前傾させるだけでなく、切削方向Ｘの直角方向である切削幅方向Ｙに傾倒角γ（通称キャンバー角γ）だけ傾斜させる。そして、切刃の円周部分に連続する側面１０ａが切削のすくい面となるようにする。これにより、所定の切り込み量ｔに対する切削幅を大きくすることができると共に、円形刃の回転軸１０ｃをあまり傾けなくても、切削反力で円形刃が回転するようにすることができる。【選択図】　図４
2004001173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に保持された円形の切刃を有し、前記切刃の円周部分に連続する側面を切削のすくい面とし、かつ、前記切刃の回転軸が被切削材の表面における法線から、切削方向と切削幅方向の双方に傾斜している１以上の切削部材を備えたことを特徴とする表層切削装置。
【請求項２】
前記回転軸の前記法線から切削幅方向への傾斜は、１０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の表層切削装置。
【請求項３】
回転可能に保持された円形の切刃を有し、前記切刃の円周部分に連続する側面を切削のすくい面とするとともに、前記切刃の回転軸が被切削材の表面における法線から切削方向に傾斜し、かつ前記回転軸が切削幅のほぼ中央に位置するように前記被切削材に当接される１以上の切削部材と、所定のタイミングで前記切刃を回転させて切削刃面を新しくする回転手段とを備えたことを特徴とする表層切削装置。
【請求項４】
前記回転軸の前記法線から切削方向への傾斜角度は、３０°以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のうち何れか１項に記載の表層切削装置。
【請求項５】
前記切削部材を２以上有するとともに、切削方向からみた投影面上において、隣接する円形の切刃軌跡が各々一部ずつ重なるように、各切削部材を切削幅方向に配置したことを特徴とする請求項１から請求項４のうち何れか１項に記載の表層切削装置。
【請求項６】
切削軌跡を切削方向からみた断面において、円形の切刃と被切削材表面のなす角度のうち、回転軸を傾斜させた側の前記角度が２５°以下になるように、前記切刃の回転軸を傾斜させたことを特徴とする請求項１から請求項４のうち何れか１項に記載の表層切削装置。
【請求項７】
円形の切刃を有する切削部材を２つ以上複数配置するか、もしくは１つ以上の前記切削部材を切削幅方向に移動させて複数回切削することにより各々一部ずつ重なる切刃軌跡のうち、切削幅方向で最も外側となる切削軌跡を形成する切削部材の回転軸を、前記の切削軌跡郡の中心側へ傾斜する配置としたことを特徴とする請求項１から請求項５のうち何れか１項に記載の表層切削装置。
【請求項８】
前記切削軌跡郡のうち切削幅方向で最も外側となる切削軌跡を形成する円形の切刃と、それに隣接する切削軌跡を形成する円形の切刃が、切削方向からみた投影面上の被切削材内で交差する点においてなす角が２５°以下になるように、前記切刃の回転軸を傾斜させたことを特徴とする請求項１から請求項５および請求項７のうち何れか１項に記載の表層切削装置。
【請求項９】
円形の切刃による切削軌跡において、回転軸を傾斜させた側の切削軌跡と表面の稜線付近を、円形の切削部材の通過後に切削する、小型の切削部材を取り付けたことを特徴とする請求項１から請求項４のうち何れか１項に記載の表層切削装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のうち何れか１項に記載の表層切削装置により、表面を切削する工程を有することを特徴とする鋼片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、刃物により材料表面の切削加工を行う表面切削装置、及びこの表面切削装置により表面を切削する工程を有する鋼片の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼薄板の高品質化のために、例えば熱間圧延製造設備において加熱状態のスラブあるいは粗バーの表面を平面切削することにより、これら鋼片表層部の酸化物等に起因するヘゲ欠陥等を熱間圧延段階で除去することが検討されている。これを工業的に実現するには、通常的な熱間圧延工程を行いつつ、その前段あるいは途中段階の工程として、熱間状態にある鋼片の表面を平面切削しなければならない。
【０００３】
平面切削を行う方法として、大きく分けて回転刃によるフライス加工（転削）や固定刃によるピーリング加工（皮削り）等が挙げられる。
【０００４】
一般的な回転刃によるフライス加工では、回転刃の外周上に切刃が並んでおり、回転刃の回転により切削が行われ、回転刃１周当りの送り量だけ被切削材を削り込むので切削反力が小さい反面、送り速度を速くすることができず、単位時間あたりの切削量が少ない。すなわち加工能率が低いという問題点がある。
【０００５】
一方、固定刃によるピーリング加工では、切削刃の特定部分で連続的に切削していることから切削刃の寿命が問題となり、切り込み量を大きくできない、切削速度を速くできない、などの問題がある。
【０００６】
切削刃の寿命を延ばすためには、切削刃の使用部分を切り替えて用いる方法があり、その中で切削刃を円形刃とした切削装置が考えられている。その多くは切削中には切削刃が回転せず、作業中断時に円形刃の固定を解除して、取り付け角度を回転させて再度固定し、円形刃の使用部分を切り替えて切削するというものである。
【０００７】
また、特開昭５８−１４３９０８号公報には、図９のように、回転自在の円盤状切削刃９１０の回転軸９１０ｃを、切削方向Ｘに対してスキュー角度θの傾斜を持たせた配置として、切削中において切削反力により円形刃を従回転させる方法が開示されている。これにより切削中において、常に切削刃の使用部分が更新されるため、切削刃使用位置の切り替え作業が不要となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特開昭５８−１４３９０８号公報に記載される技術は、溶接ビードのような突起物もしくは、幅の狭い部分に存在する突起物等を除去する目的のために使用されるものであり、この技術を平面切削に用いようとすると、円形刃を用いており、切刃エッジが円弧であるため、平面を平滑に切削することが難しい。
【０００９】
すなわち、円形刃では、切刃エッジはある曲率半径の円弧となる。円形刃の中心軸方向へ切削する場合は、切刃エッジの曲率半径は円形刃の半径Ｄ／２そのものである。特開昭５８−１４３９０８号公報に記載される技術の場合、図９のように、円形刃の回転軸９１０ｃを切削方向Ｘに対しスキュー角度θだけ傾けているため、切削方向Ｘからみたときの切刃エッジ９１０ｅが楕円円弧となっており、このとき被切削材２１を切削する部位の曲率半径は、円形刃の半径Ｄ／２よりも小さくなってしまう。曲率半径が小さくなるということは、最も深く切り込む位置の切り込み量ｔに対し、切削幅Ｗが小さくなってしまうことになり、所定の表面幅を平滑に切削するためには、切削刃の個数を増やしたり、往復走査回数を増やしたりする必要が生じる。
【００１０】
上記のスキュー角度θは、切削刃の押付力Ｆによる摩擦抵抗μＦにまさる回転力を生じさせるためのものであり、ビード流れ方向の切削力をＰとすると、
Ｐｓｉｎθ＞μＦ
なる条件が成立するスキュー角度θが必要となる。特開昭５８−１４３９０８号公報に記載されている技術は、前述のように溶接ビードのような突起物の切削を対象としているため、望ましいスキュー角度は、２０〜３０°となっているが、これで平面の表層を切削しようとした場合、突起物による摩擦力がないため、安定した回転をさせるには上記値よりも大きなスキュー角度が必要となる場合が多い。
【００１１】
つまり、特開昭５８−１４３９０８号公報に記載される方法では、表層数ミリという平面切削を行う場合、切削刃１個あたりの切削幅Ｗを小さくせざるをえない。すなわち、切削幅Ｗを広くすると切り込み量ｔが大きくなり、表層数ミリの平面切削（皮むき）を行うという目的を達成できない。
【００１２】
また、溶接ビードのような突起物の切削であれば、切削反力により切削刃を従回転させることが容易であるが、円形刃を用いて表層数ミリを所定幅で平面切削する場合には、切削反力により切削刃を従回転させるのは容易ではない。
【００１３】
以上述べたように、上記従来の切削技術では、通常の熱間圧延工程を阻害することなく平面切削を実現するのは困難である。円形刃など、ある曲率をもった切刃で平面切削する場合、切削軌跡の切削方向からみた断面において、被切削材の表面と切刃のなす角度が直角に近いほど、表面と切削部材との間隙が大きくなるため、切り屑が表面上方に流出し、除去不良やバリなどが発生し易くなる問題がある。特に円形刃が回転する方向にもバリなどが発生しやすい。
この様子を図１０に示す。図１０は、回転軸１０ａの周りに回転する回転刃１０により被切削材２を切削している様子を示す図である。１３は切刃、２１は被切削材の表面、２３は切刃開始軌跡、２５は切刃終了軌跡である。図に示すように、切刃終了軌跡２５の近傍において、バリ４１が発生しやすい。
また、切刃の幅以上ある所定の切削幅を平面切削するために、切削刃の個数を増やしたり、往復走査回数を増やしたりする場合、上記と同様な理由により、複数の切削軌跡の重なる部分が最も除去不良やバリなどが発生し易い。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、被切削材の表層を高速にかつ安定しての皮削りすることができ、鋼片（さらに圧延を行って最終製品である鋼材を製造するために使用される鋼のブロック）の表面切削を行うのに適した表層切削装置、及びこの表面切削装置を使用した鋼片の製造方法を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、回転可能に保持された円形の切刃を有し、前記切刃の円周部分に連続する側面を切削のすくい面とし、かつ、前記切刃の回転軸が被切削材の表面における法線から切削方向と切削幅方向の双方に傾斜している１以上の切削部材を備えたことを特徴とする表層切削装置（請求項１）である。
【００１６】
本手段においては、前記特開昭５８−１４３９０８号公報に記載される方法と異なり、切刃の円周部分に連続する側面を切削のすくい面としているので、前記特開昭５８−１４３９０８号公報に記載される方法に比して、円形の切刃の回転軸を被切削材の表面における法線から、切削幅方向に大きく傾斜させなくても、円形の切刃に対して切削中に回転力を与えることができる。
【００１７】
よって、切り込み量に対する切削幅を大きくすることができ、表層数ミリという平面切削を行う場合でも、切削刃１個あたりの切削幅を十分とりながら、切削反力により切刃を回転させることができる。その結果、切削に用いられる切刃の部分を切削に伴って自然に変えることができ、切削刃使用位置の切り替え作業が不要となる。よって、高い作業能率で切削作業を行うことができる。
【００１８】
なお、いわゆる平面切削は、フラットな面に加工することを指すことが多いが、本明細書で平面切削および表層切削とは、その表面から被切削材の地金（被切削材が金属の場合）自体を削り取る場合をいい、その切削深さは適宜である。
【００１９】
すなわち本願が対象とする表面切削装置は、バリのような突起物のみを切削するためのものではなく（もちろんこのような切削も可能ではあるが）、鋼片などの平面部分や曲率の大きな部材表面（平面がうなっている場合を含む）等を切削するためのものである。
【００２０】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記回転軸の前記法線から切削幅方向への傾斜は、１０°以下であることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００２１】
実用的な第１の手段においては、後に実施例で説明するように、前記回転軸の前記法線から切削幅方向への傾斜が１０°を超えると、切り屑が回転する切刃に巻き込まれ易くなるので、この値を１０°以下にすることが好ましい。
【００２２】
前記課題を解決するための第３の手段は、回転可能に保持された円形の切刃を有し、前記切刃の円周部分に連続する側面を切削のすくい面とするとともに、前記切刃の回転軸が被切削材の表面における法線から切削方向に傾斜し、かつ前記回転軸が切削幅のほぼ中央に位置するように前記被切削材に当接される１以上の切削部材と、所定のタイミングで前記切刃を回転させて切削刃面を新しくする回転手段とを備えたことを特徴とする表層切削装置（請求項３）である。
【００２３】
前述のように、前記切刃の回転軸を被切削材の表面における法線から切削方向に傾斜させるだけでは、円形刃を用いて表層数ミリを所定幅で平面切削する場合には、切削反力により切削刃を従回転させるのは容易ではない。本手段においては、所定のタイミングで前記切刃を回転させて切削刃面を新しくする回転手段を備えているので、この回転手段により切刃を回転させ、その結果切削に用いられる切刃の部分を切削に伴って変えることができる。よって、切削刃使用位置の切り替え作業が不要となる。よって、高い作業能率で切削作業を行うことができる。
【００２４】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、前記回転軸の前記法線から切削方向への傾斜角度は、３０°以下であることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２５】
前述のように、前記回転軸の前記法線から切削方向への傾斜角度を大きくすると、被切削材を切削する部位の曲率半径が、円形刃の半径よりも小さくなってしまい、その結果、最も深く切り込む位置の切り込み量に対し、切削幅が小さくなってしまう。本手段においては、前記回転軸を前記法線から切削幅方向へ傾斜させたり、切刃を回転させて切削刃面を新しくする回転手段を設けたりしているので、前記回転軸の前記法線から切削方向への傾斜角度を大きくしなくても、切刃を回転させることができる。よって、前記回転軸の前記法線から切削方向への傾斜角度を、切削幅があまり小さくならない３０°以下に限定している。
【００２６】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段から第４の手段の何れかであって、前記切削部材を２以上有するとともに、切削方向からみた投影面上において、隣接する円形の切刃軌跡が各々一部ずつ重なるように、各切削部材を切削幅方向に配置したことを特徴とするもの（請求項５）である。
【００２７】
本手段においては、切削部材の個数を増やして、隣接する円形の切刃軌跡が各々一部ずつ重なるようにしているので、１回の走査により切削できる幅を広くすることができる。円形刃の切刃軌跡（円弧状）の重なり具合が、切削後の表面粗さを決めることになるので、目標とする表面粗さに応じて決定するようにすればよい。
前記課題を解決するための第６の手段は、切削軌跡を切削方向からみた断面において、円形の切刃と被切削材表面のなす角度のうち、回転軸を傾斜させた側の前記角度が２５°以下になるように、前記切刃の回転軸を傾斜させたことを特徴とする表層切削装置（請求項６）である。
前記課題を解決するための第７の手段は、円形の切刃を有する切削部材を２つ以上複数配置するか、もしくは１つ以上の前記切削部材を切削幅方向に移動させて複数回切削することにより各々一部ずつ重なる切刃軌跡のうち、切削幅方向で最も外側となる切削軌跡を形成する切削部材の回転軸を、前記の切削軌跡郡の中心側へ傾斜する配置としたことを特徴とする表層切削装置（請求項７）である。
前記課題を解決するための第８の手段は、前記切削軌跡郡のうち切削幅方向で最も外側となる切削軌跡を形成する円形の切刃と、それに隣接する切削軌跡を形成する円形の切刃が、切削方向からみた投影面上の被切削材内で交差する点においてなす角が２５°以下になるように、前記切刃の回転軸を傾斜させたことを特徴とする表層切削装置（請求項８）である。
前記課題を解決するための第９の手段は、円形の切刃による切削軌跡において、回転軸を傾斜させた側の切削軌跡と表面の稜線付近を、円形の切削部材の通過後に切削する、小型の切削部材を取り付けたことを特徴とする表層切削装置（請求項９）である。小型の切削部材は、直前の円形刃で発生したバリを除去することを主な目的としたもので、円形刃でも平刃でも構わない。
【００２８】
前記課題を解決するための第１０の手段は、前記第１の手段から第９の手段のいずれかの表層切削装置により、表面を切削する工程を有することを特徴とする鋼片の製造方法（請求項１０）である。
【００２９】
鋼片、いわゆるスラブ、ブルーム、さらには粗バー等の中間圧延材のような鋼片の、表面欠陥を除去する場合、切削装置の寿命の延命化が要求される反面、切削による表面粗さは厳しくなく、荒削りが可能であるため、本件の円形刃による切削工具が有効である。本手段により高い能率で鋼片の表面を切削することができ、特に、加熱炉前、加熱炉から圧延装置の間でオンライン表面切削を行う場合、ライン能率を下げることなく表面切削を実施でき、高能率で仕上げ圧延に供する鋼片を製造することができ、鋼材の製造能率そのものを高めることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態である表層切削装置の切削部の概要を示すもので、円形刃の回転軸を切削方向にのみ傾斜させた例を示すものである。（ａ）は、切削方向前面側から見た図、（ｂ）は切削方向に平行な面で切断した断面図及び円形刃１０の投影図である。
【００３１】
円形の切刃１０ｅを有する円形刃１０は、その回転軸１０ｃが固定軸１１の中心と一致するように取り付けられている。ここで、円形刃１０の回転軸１０ｃや固定軸１１は、切削面２１の法線方向２１ｎ側に設定する。このままでは円形刃が回転した際に、円形刃の底面が被切削材に接触して切削反力が増大するため、切削刃の底面と被切削材の表面との間に、いわゆる「逃げ角」βを設ける。回転する円形刃の場合は、すなわち回転軸１０ｃを切削方向Ｘへ前傾角βだけ傾斜させたことに等しい。
【００３２】
ここで、円形刃１０の回転軸１０ｃを前傾角βだけ傾斜させる分、切削における、いわゆる「スクイ角」αが変化するため、図２に示すように円形刃の回転軸１０ｃが前傾角βの状態で、被切削材の表面２１に対するスクイ角が所定の角度α’になるように刃先形状を決定する。つまり、円形刃の回転軸の前傾角βとは別に、任意のスクイ角の設定が可能である。
【００３３】
前傾角βは、被切削材との摩擦を低減する上で重要であり、特に軟らかい材料や高温鋼材などを切削する際には、円形刃の底面と接触する面が増えるため、なるべく逃げ角βを大きく設定する必要がある。
【００３４】
しかし、逃げ角βすなわち前傾角βを大きくすると、図１に示すように、切削方向からみた円形切刃エッジ１０ｅの投影図である楕円が、長半径ａを一定のまま短半径ｂを大きくすることになるため、被切削材と接触する部分の円形切刃１０ｅの曲率半径が小さくなっていく。
【００３５】
曲率半径が小さいことで、所定の切り込み量ｔに対する切削幅Ｗ０が小さくなってしまうので、切削幅を確保するためにはなるべく前傾角βは小さくする必要がある。
【００３６】
また、図１のように円形刃の回転軸１０ｃを切削方向Ｘにのみ傾斜させた場合、切削中は回転しないため、図３のように外力によって切削後に円形刃を一定角度回転させるか、切削中に回転駆動させるようにしている。このようにして、切削に使用される円形切刃１０ｅの部分を逐次変化させることにより、円形切刃１０ｅの長寿命化を図っている。
【００３７】
この実施の形態においては、切刃の円周部分に連続する側面１０ａを切削のすくい面としているために、所定の切り込み量ｔに対する切削幅Ｗ０を大きくすることができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態である表層切削装置の切削部の概要を示すもので、円形刃の回転軸を切削方向および切削幅方向に傾斜させた例を示すものである。（ａ）は、切削方向前面側から見た図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図及び円形刃１０の投影図である。
【００３９】
これは、切削面２１における法線方向２１ｎに対し、切削工具の回転軸１０ｃを切削方向Ｘに前傾角βだけ前傾させるだけでなく、切削方向Ｘの直角方向である切削幅方向Ｙに傾倒角γ（通称キャンバー角γ）だけ傾斜させたものである。
【００４０】
こうすることにより、切削反力で円形刃が回転することを狙ったものであるが、円形刃を用いて平面の表層を切削する場合、被切削材の表面における法線方向２１ｎに対して、円形刃の回転軸１０ｃをあまり傾けない方が、切削幅Ｗ１を広く取ることが可能であるため、むやみに傾けること、すなわちβを大きくすることは得策ではない。
【００４１】
また、本件のように円形刃の回転軸１０ｃを切削面２１の法線方向２１ｎ付近に設定した場合、円形刃１０が切削反力のみで回転するか否かの条件は、回転軸１０ｃの傾斜角度で微妙に変わってくる。回転軸を切削幅方向Ｙに傾ける場合（γを設ける場合）、切削反力により回転しやすくなるのは自明であるが、ある表層の切り込みｔに対する切削幅Ｗ１が小さくなってしまうため、むやみに傾斜させることはできない。
【００４２】
この実施の形態においては、切刃の円周部分に連続する側面１０ａを切削のすくい面としているために、所定の切り込み量ｔに対する切削幅Ｗ０を大きくすることができる。それと共に、円形刃の回転軸１０ｃを、切削方向Ｘの直角方向である切削幅方向Ｙ方向にあまり傾けなくても、切削反力で円形刃が回転するようにすることができる。
【００４３】
（第３の実施形態）
図５は、本発明第３の実施の形態である表層切削装置の切削部の概要を示すものである。
【００４４】
第１の実施形態、第２の実施形態においては、円形刃１個当りの構成を示してきたが、所定の切削幅が円形刃１個の切削幅以上の場合、切削方向に一度切削した後、切削幅方向に一定量スライド（シフト）させて、再び切削するということを繰り返す、いわゆる走査が必要となる。これには走査回数分の切削時間が必要となり、加工能率は低下する。また、所定の切削幅に見合う大きな円形刃１個で切削する方法もあるが、円形刃の円弧が影響するため、切り込み量が負均一で平滑な平面切削とならない。
【００４５】
切削時間を短縮させて、加工能率を向上させると共に、表面を平滑にするためには、円形刃１０、２１０、３１０を切削幅方向Ｙおよび切削方向Ｘに複数個を有し、図６に示すように、切削方向Ｘからみて複数個の円形の切刃軌跡１０ｅ、２１０ｅ、３１０ｅが、隣接するもの同士各々切削表面２１内部で一部ずつ重なるように配置すればよい。当然、切削反力が装置の許容以内になるような円形刃の個数に設定する必要がある。なお、１１、２１１、３１１はそれぞれ、円形刃１０、２１０、３１０の固定軸である。
【００４６】
図６は、上記における円形刃の切刃部分の詳細を示した図である。円形刃の切刃軌跡（円弧状）１０ｅ、２１０ｅ、３１０ｅの重なり具合ＬＡＰが、切削後の表面粗さを決める。すなわち、最大切り込み量ｔｍａｘ一定のとき、ＬＡＰを大きくしていくと、最小切り込み量ｔｍｉｎが大きくなっていくため、最大切り込み量ｔｍａｘと最小切り込み量ｔｍｉｎの格差が小さくなり、表面粗さが向上する。
【００４７】
所定の切削幅を同時に加工するための円形刃の個数と、この表面粗さは相反するため、切削条件によって適度な量に設定する。
【００４８】
なお、円形刃の回転する構造はこれらの実施形態に限定されるものではなく、例えば、円形刃から突出した一体構造の軸を、回転自在に保持する刃物台に取り付けられた軸受構造とすることも可能である。
（第４の実施形態）
前記第１の手段から第４の手段において、有効な表層切削が可能な角度範囲を示したが、被切削材の材質や切削条件によっては、円形刃を切削方向からみた図１０において、円形刃の回転方向で最後に被切削材２０と接触する個所２５にバリ４１が発生する場合がある。そこで、被切削材２０の表面２１にバリ４１などを発生させない平滑な表面にするためには、円形刃の回転軸１１を傾ける角度の設定が更に重要となる。
図１１のように、切削方向からみた円形刃１０の切刃１３と被切削材表面２１のなす角度ψ、φのうち、円形刃の回転方向で最後に被切削材と接触する箇所２５の角度φ、すなわち回転軸１１を傾斜させた側の角度φが重要ということである。この角度φを２５°以下にすると、切り屑の流出を抑えることができるが、２５°を超えると、切り屑の流出によりバリの発生割合が増大するため好ましくない。可能であれば前記角度を１５°以下にすることが望ましい。
この実施形態では、１つの円形刃で切削する場合でも平滑な表面にすることが可能である。
（第５の実施形態）
前記のような角度設定が容易でない場合や、角度設定を限定することで他の仕様に影響する場合には、１つ以外の円形刃は前記のような角度設定に限定されない、次のような実施形態が考えられる。
前記の通り、図１０のようなバリ４１が発生する可能性の高い個所は、円形刃１０の回転軸１１を傾斜させた側の、円形刃１０の切刃１３と被切削材表面２１の接触個所２５である。そこで、バリ４１が発生した場合に、隣接する表面を切削する次の円形刃によって、発生したバリ４１を除去する方法がある。この場合には、第４の実施形態のような角度φを設定する必要は無い。
隣接する表面を切削する方法としては、例えば１つの円形刃で１回切削した後、その円形刃を切削幅方向に切削幅より若干少ない量だけ移動させ、切削済みの切削軌跡と重なるような位置で、再び前回と同様に切削する方法がある。または２つ以上の円形刃を複数配置して、先行して切削する円形刃の切削軌跡と重なるような切削軌跡を、隣接する円形刃が形成する方法がある。いずれの方法も、切削方向からみた配置については考え方が同じであるため、ここでは後者を例にとって説明する。
図１２は、円形刃Ａ１０からＺ１０までを、切削軌跡Ａ２２からＺ２２が重なるように切削幅方向Ｙに配置した例である。円形刃Ａ１０と円形刃Ｚ１０が切削幅方向で最も外側にあり、その回転軸Ａ１０ｃ、Ｚ１０ｃは何れも切削幅方向の内側に傾斜している。
円形刃Ａ１０が切削方向Ｘへ切削すると、円形刃Ａ１０は被切削材２１に対し切削開始軌跡Ａ２３に始まり切削終了軌跡Ａ２５に至る切削軌跡Ａ２２を形成する。この切削終了軌跡Ａ２５には、バリＡ４１が発生する可能性があるが、円形刃Ｂ１０が、切削継続軌跡Ｂ２４に始まり、切削終了軌跡Ｂ２５に至る切削軌跡Ｂ２２を形成するため、バリＡ４１が発生したとしても切削終了軌跡Ａ２５とともに、円形刃Ｂ１０により除去することが可能である。
円形刃Ｂ１０による切削終了軌跡Ｂ２５にも同様にバリＢ４１が発生する可能性があるが、円形刃Ｂ１０と同様な傾斜をもつ円形刃が切削幅方向Ｙに配置されていれば、先行する円形刃のバリを後行の円形刃が除去可能なことは明白である。そこで切削幅方向Ｙで最も外側に配置されて最後に切削する円形刃Ｚ１０についてのみ説明する。
円形刃Ｚ１０は、回転軸Ｚ１０ｃが切削幅方向の内側に傾斜しているため、切削開始軌跡Ｚ２３が切削幅方向で最も外側の切削軌跡となる。円形刃Ｚ１０が切削開始軌跡Ｚ２３に始まり、切削完了軌跡Ｚ２６に至るＺ２２を形成するため、最後に被切削材と接触するのは、切削完了軌跡Ｚ２６である。つまりバリ４１の発生に影響するのは切削完了軌跡２６における、被切削材２０と円形刃１０とがなす角度ということになる。
なお、図１２において、ＡＷ０、ＢＷ０、ＺＷ０は、それぞれ円形刃Ａ１０、Ｂ１０、Ｚ１０により実際に切削された幅であり、ＡＷ、ＢＷ、ＺＷは、それぞれ円形刃Ａ１０、Ｂ１０、Ｚ１０により最後残った切削軌跡の幅である。
図１３のように、切削幅方向Ｙで最も外側となる円形刃Ｚ１０の回転軸Ｚ１０ｃ（図中省略）が外側に傾斜していると、切削完了軌跡Ｚ２６における被切削材２０と円形刃とのなす角φは、他の円形刃の切削終了軌跡Ｚ２５における被切削材２０と円形刃１０とのなす角φと同様な角度となるため、切削完了軌跡Ｚ２６にバリを発生させないためには、角度φは２５°以下にする必要があり、角度設定の制限が狭くなる。
そこで図１４のように、切削幅方向Ｙで最も外側となる円形刃Ｚ１０の回転軸Ｚ１０ｃ（図中省略）が内側に傾斜していると、切削完了軌跡Ｚ２６における被切削材２０と円形刃とのなす角ηは、他の円形刃の切削終了軌跡Ｚ２５における被切削材２０と円形刃１０とのなす角φよりも小さくなるため、円形刃１０の回転軸１０ｃの傾斜角度を大きくしてもバリが発生しにくくなる。
切削完了軌跡Ｚ２６における被切削材２０と円形刃Ｚ１０のなす角ηが２５°以下になるように、切削幅方向で最も外側となる円形刃Ｚ１０の回転軸Ｚ１０ｃを傾斜させれば、切削完了軌跡Ｚ２６におけるバリ発生を抑制することができるため、回転軸１０ｃの傾斜角度の設定範囲を拡大することができる。
前記なす角度ηは２５°を超えると、切り屑の流出によりバリの発生割合が増大するため好ましくない。可能であれば前記角度を１５°以下にすることが望ましい。
図１５は、切削方向Ｘからみた円形刃１０の配置は前記（図１２）と同様に、円形刃Ａ１０と円形刃Ｚ１０が切削幅方向で最も外側にあり、その回転軸Ａ１０ｃ、Ｚ１０ｃは何れも切削幅方向の内側に傾斜しているが、切削する順番が前記とは異なり、最後に切削するのが切削幅方向Ｙで最も外側となる円形刃Ｚ１０ではない。
円形刃Ｚ１０が削終了軌跡Ｚ２５を形成するため、その稜線にバリの発生する可能性が高いが、円形刃Ｂ１０の切削軌跡Ｂ２２によって除去されるため、最終的に重要となるのは、切削完了軌跡Ｂ２６における、被切削材２０と円形刃Ｂ１０とのなす角である。
これは切削方向Ｘからみた図をみれば明らかに前記の例（図１２）と同一であるため、考え方は同じようにしてバリの発生を抑えることができる。
（第６の実施形態）
円形刃１０により表層を平滑に切削するためには、複数の切削軌跡を重ねることで、先行の切削軌跡に発生したバリを後行の切削軌跡を形成する円形刃１０で除去することが可能である。したがって、円形刃１０の回転軸１０ｃの角度設定は、切削幅方向Ｙのうち最も外側の切削軌跡Ｚ２２を形成する円形刃Ｚ１０の回転軸Ｚ１０ｃの角度設定を考慮すればよい。回転軸角度だけでなく、円形刃Ｚ１０のみ円の径寸法を変えてもよいし、更には円形刃でなくともよい。
図１６は、切削幅方向Ｙでもっとも外側の切削軌跡を形成する切削部材を、円形刃でなく平刃Ｓ１０にした例である。平刃Ｓ１０は隣接する切削終了軌跡Ｂ２５のバリを除去することを主な目的としたものであれば、小型の切削部材で構わない。このような円形刃ではない通常の切削部材であれば、切刃の形状は任意であるから、バリの発生しにくい形状にすることは容易である。
以上、被切削材表面でのバリ発生を抑制する手段について説明したが、図１７のように被切削材の端部など、切削幅方向Ｙで最も外側となる円形刃Ｚ１０の切削完了軌跡Ｚ２６が、被切削材の表面２１と交差しない場合などは、前記のような手段を考慮する必要はない。
【００４９】
【実施例】
９００℃近辺の熱間鋼材を、本発明による円形刃を用いた切削装置で切削した。その際、円形刃の回転軸の傾きを適度に変えて設置した。使用した使用した円形刃は直径Ｄ＝２５０ｍｍで、鋼材の表層をｔ＝２ｍｍ切り込んで切削した。
【００５０】
円形刃の回転軸の角度を、前傾角β＝６°で、キャンバー角γ＝４°に設定したところ、円形刃は確実に回転し、切り屑は切削刃に巻き込まずに切削幅方向へ排出された。前傾角βおよびキャンバー角γの設定に対する、円形刃の回転や切り屑形状の関係は、これら円形刃の直径Ｄや鋼材温度、切り込み量ｔなどの数値により変化する。
【００５１】
図７は、円形刃の直径Ｄ＝２５０ｍｍで、鋼材の表層をｔ＝２ｍｍ切り込んで切削した場合に、前傾角βとキャンバー角γの設定により切削幅Ｗがどうなるかを示したものである。グラフの意味としては、切削幅を高さとみたてた等高線図となっている。
【００５２】
この図の中にある切削不可能領域は、図８のように前傾角βが小さいかキャンバー角γが大きい場合に、円形刃の円弧状の切刃１０ｅではない部分１０ｆ（円形刃の円筒面）が被切削材に食い込み、正常な切削が不可能になる回転軸の角度設定領域を表している。
【００５３】
また、円形刃１個当たりの切削幅を大きくするためには、前傾角βもキャンバー角γも共に小さいほどよいが、前傾角βを小さくしていくと前記の切削不可能領域に近づくため、微妙な角度誤差により切削不可能とならないよう、安全マージンを考慮して余裕を持った角度にする必要がある。一方、キャンバー角γを小さくしていくと、円形刃への回転効果が小さくなって回転不能となる。したがって、キャンバー角γは適度な大きさに傾ける必要があるが、これは円形刃１０と固定軸１１の回転軸径や摩擦力との兼ね合いにも影響される。
【００５４】
そこで、所要の切削幅を加工する場合を考えると、図７における等高線により、もっともキャンバー角γを大きくすることができ、切削不可能領域からも角度的に余裕のある前傾角に設定すればよい。例えば、前記のように円形刃の直径Ｄ＝２５０ｍｍで、鋼材の表層をｔ＝２ｍｍ切り込む場合で、切削幅Ｗ＝１００ｍｍを切削したい場合、図７の等高線からキャンバー角γ＝４°が最も大きい値で、そのときの前傾角βは６°であり、切削不可能領域の角度約３．５°からも余裕があるため、適切な角度であることがわかる。
【００５５】
このように、前傾角βやキャンバー角γには適度な値が存在することがわかった。だだし、図７のような関係は、円形刃の直径や切り込み深さが変われば様相が大きく異なるので、所定の条件それぞれで求める必要がある。
【００５６】
ただし、前傾角βもキャンバー角γも共に角度を大きくしてくと、円形刃１個当たりの切削幅が小さくなるため、実用的には、前傾角βは３０°以下、キャンバー角γは１０°以下で有効となり、更には前傾角βは１°〜１０°、キャンバー角γは１°〜８°にすると効果的であり、望ましくは前傾角βは２°〜８°、キャンバー角γは２°〜６°にすると、一定切り込み量ｔに対する切削幅Ｗの比（縦横比＝アスペクト比）を大きくすることができると共に、切削反力による回転と処理の容易な切り屑を得やすい。これはすなわち、円形刃の直径Ｄに対する切削幅Ｗの比を大きくすることができ、円形刃を効果的に使用することになる。
【００５７】
また、発明者等の実験の結果、キャンバー角γが上記値より大きくなると、切屑が円形刃を巻き込むようになるため、切屑の処理が困難になることが明らかになった。
９００℃近辺の熱間鋼材を、本発明による直径Ｄ＝２５０ｍｍの円形刃を用いた切削装置で、鋼材の表層をｔ＝２ｍｍ切り込んで切削する際、円形刃の回転軸の傾き角度を、前傾角β＝６°で、キャンバー角γ＝４°に設定した場合、切削開始軌跡２３での円形刃１０と被切削材２０とのなす角ψ＝３．５°、切削終了軌跡２５での円形刃１０と被切削材２０とのなす角φ＝７．６°となり、切削終了軌跡２５および切削開始軌跡２３でのバリ発生は皆無であった。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被切削材の表層を高速にかつ安定しての皮削りすることができ、鋼片の表面切削を行うのに適した表層切削装置、及びこの表面切削装置を使用した鋼片の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である表層切削装置の切削部の概要を示す図である。
【図２】刃先形状を変えることにより、円形刃の回転軸の前傾角とは別に、任意のスクイ角の設定が可能であることを説明した図である。
【図３】円形刃の回転軸を切削方向にのみ傾斜させて平面切削を行う場合で、円形刃を外力により回転駆動させる例を示した図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態である表層切削装置の切削部の概要を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態である表層切削装置の切削部の概要を示す図である。
【図６】図５における円形刃の切刃部分の詳細を示した図である。
【図７】本発明の実施例における円形刃の回転軸角度と切削幅の関係を示した図である。
【図８】回転軸角度の設定により切削不可能になる理由を示す図である。
【図９】円形刃を用いて溶接ビードを切削する従来の方法を示した図である。
【図１０】円形刃によりバリが発生する場合を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態である表層切削装置の切削部を示す図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態である表層切削装置の切削部を示す図である。
【図１３】円形刃と被切削材との通常のなす角を説明した図である。
【図１４】円形刃と被切削材とのなす角を小さくする方法を示した図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態である表層切削装置の別例の切削部を示す図である。
【図１６】本発明の第６の実施形態である表層切削装置の切削部を示す図である。
【図１７】本発明の条件に依存しない、被切削材の端部を切削する例を示す図である。
【符号の説明】
１０…円形刃、１０ａ…円形刃のスクイ面、１０ｂ…円形刃の逃げ面、１０ｃ…円形刃の回転軸、１０ｅ…円形刃の切刃エッジ、１０ｆ…円形刃の側面（円筒面）、１１…固定軸、２０…被切削材、２１…被切削材の表面、２１ｎ…被切削材の表面に対する法線、２２…切削軌跡、２３…切削開始軌跡、２４…切削継続軌跡、２５…切削終了軌跡、Ｘ…切削方向、Ｙ…切削幅方向、α…スクイ角、α’…任意のスクイ角、β…円形刃の回転軸のＸ方向への前傾角（逃げ角）、γ…円形刃の回転軸のＹ方向への傾倒角（キャンバー角）、Ｄ…円形刃の直径、ａ…円形刃を切削方向から見た場合の楕円の長半径、ｂ…円形刃を切削方向から見た場合の楕円の短半径、Ｗ…切削幅、ｔ…切り込み量、Ａ１０、Ｂ１０、Ｚ１０…円形刃、Ａ１０ｃ、Ｂ１０ｃ、Ｚ１０ｃ…回転軸、Ａ２２、Ｂ２２、Ｚ２２…切削軌跡、Ａ２３、Ｚ２３…切削開始軌跡、Ｂ２４、Ｚ２４…切削継続軌跡、Ａ２５、Ｂ２５、Ｚ２５…切削終了軌跡、Ｂ２６、Ｚ２６…切削完了軌跡
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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