(57)【要約】【課題】  直径２００ｍｍ以上の基板にスリットを設けた騒音防止の機能を有する回転鋸用基板および回転鋸において、基板の振れを防止でき、基板の強度をできるだけ低下させずに騒音防止機能を効果的に作用させるスリット形状を有する基板および回転鋸を提供する。【解決手段】  基板半径中心部には、周方向に連続的または断続的に応力付与層が形成され、応力付与層の外周側にはスリットが設けられる。スリットは第１スリットと第２スリットからなり、いずれも外周側から内周側に向けて振り幅が溝間隔より長いジグザグ状の切溝により形成し、ジグザグ状の切溝により形成された細長い舌片を有する。第２スリットは第１スリットの内周側に設けられ、第１スリットの最内周側の舌片に第２スリットの最外周側の切溝が形成される。これによりスリットの大きさが小さくても騒音防止効果が高くなる。また、これらのスリットには樹脂が充填される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状の基板に複数のスリットが設けられた直径２００ｍｍ以上の回転鋸用基板であって、
前記基板の基板半径中心部には、周方向に連続的または断続的に応力付与層が形成され、
前記スリットは、第１スリットと第２スリットとを組み合わせたものが、前記基板の前記応力付与層より外周側に設けられており、
前記第１スリットおよび前記第２スリットは、前記基板の外周側から内周側に向けて振り幅が切溝間隔より長いジグザグ状の切溝により形成されるとともに、前記ジグザグ状の切溝により形成された細長い舌片を有し、
前記第２スリットは、前記第１スリットの内周側に設けられるとともに、前記第１スリットの最内周側の舌片に前記第２スリットの最外周側の切溝が形成され、前記第１スリットおよび第２スリットには樹脂が充填されてなることを特徴とする回転鋸用基板。
【請求項２】
前記ジグザグ状の切溝の振り幅における中心軸は、前記基板の半径方向に一致するか、前記スリットの中心部における半径方向に対して４５°以内であることを特徴とする請求項１記載の回転鋸用基板。
【請求項３】
前記第１スリットと前記第２スリットを組み合わせた一対のスリットを、前記台金の周方向に等間隔に形成したことを特徴とする請求項１または２記載の回転鋸用基板。
【請求項４】
請求項１〜５のいずれかの基板の外周に、硬質材からなる切れ刃チップを接合したことを特徴とする回転鋸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料、木質系材料などを加工するための回転鋸用基板およびこの基板を用いた回転鋸に関するものであって、切断中の基板の振れ、振動や騒音を効果的に抑制できるとともに、変形しにくく耐久性の高い基板および回転鋸に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属材料や木質系材料の切断加工を行うのに、円板状の基板の周縁に多結晶ダイヤモンド焼結体などのチップが設けられた回転鋸が使用される。この回転鋸で切断を行う際、主として基板の振動により騒音が発生し、状況によっては基板外周に設けられたチップ間の刃底部分から亀裂が発生し、基板が破壊するという問題も起こっていた。このことから、作業環境の改善や安全性のために基板の振動を抑制することが望まれている。また、切断材料の歩留まり向上や切粉排出量の削減を目的に、回転鋸の厚みを薄くする方向にあり、それに伴い基板の厚みも薄くなる方向にある。
【０００３】
従来より行われている基板の振動を抑制できるものとして、基板に切溝を形成してスリットを設けたものがあり、例えば、図４（ａ）に示すように基板の外周域より中周域に向けて振り幅が溝間隔より長いジグザグ状の切溝を設けることによって交互に形成された細長い舌片を形成し、図４（ｂ）に示すようにこの舌片の先端部が隣接する舌片基部と部分的な面接触状態になるように接触部２ｃを有するものがある（例えば、特許文献１参照）。
このスリットは、振動抑制の効果を高めるために、切溝の長さをできるだけ長くし、スリットの面積を大きくしたり、スリットの数を多くすることが行われる。
【特許文献１】特開昭６３−１５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、舌片の接触を部分的にして弱い面接触とし、この部分の摩擦により振動エネルギーを抑制して減衰するとともに、基板に大きなずれが生じても元に戻るようにするものである。これは、弱い面接触により効果的に騒音を防止できる効果があるが、この弱い面接触を形成させるために、切溝を形成する際の高エネルギービームの高熱を利用して舌片を変形させるので、面接触状態を制御して、常に騒音防止効果の高いスリットを形成するには高度の技術を必要とした。
【０００５】
一方、基板の直径が大きくなったり厚みが薄くなると、使用するに従い基板の振れが発生しやすくなるという問題が生じやすくなる。特に直径２００ｍｍ以上の基板を用いた鋸で切削液を用いない乾式切断では切れ刃部分で発生した熱が基板に伝わって膨張するため、それが助長される。基板の剛性を向上させるには、基板材質をＭｏやＷ、あるいは超硬合金などを使用することが考えられるが、特に直径が大きくなると加工が容易ではなく非常にコストが上がるため、依然として鋼製の基板が使用されている。鋼製の基板の場合、上記の振れの問題を防止するためには、基板の半径の中心部付近に応力付与層を形成させることにより張力調整（腰入れ）を行う必要が出てくる。基板の張力調整とは、基板の内周側を圧延ロールにより延ばしたりあるいはハンマーで叩いて延ばすことにより、内周側を広げる方向に応力を与え、この力によって外周部に周方向の引張応力を付与することである。このようにすることで、切れ刃チップが設けられている外周側が引っ張られることになり、切断時の振れが抑制される。このような張力調整を行った基板で、振動抑制の効果を高めるため、スリットの外寸を大きくしようとすると、スリットの一部が基板の半径の中心部付近にまで達してしまい、張力が維持されなくなる。このため、基板の振動は抑制できても振れを抑制できないという問題が生じる。
【０００６】
以上のようなことから、本発明は、スリットを小さくしても振動を効果的に抑制でき、張力調整ができて基板の振れを抑制できる回転鋸用基板および回転鋸を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の回転鋸用基板は、円板状の基板に複数のスリットが設けられた直径２００ｍｍ以上の回転鋸用基板であって、
前記基板の基板半径中心部には、周方向に連続的または断続的に応力付与層が形成され、
前記スリットは、第１スリットと第２スリットとを組み合わせたものが、前記基板の前記応力付与層より外周側に設けられており、
前記第１スリットおよび前記第２スリットは、前記基板の外周側から内周側に向けて振り幅が溝間隔より長いジグザグ状の切溝により形成されるとともに、前記ジグザグ状の切溝により形成された細長い舌片を有し、
前記第２スリットは、前記第１スリットの基板内周側に設けられるとともに、前記第１スリットの基板最内周側の舌片に前記第２スリットの基板最外周側の切溝が形成され、前記第１スリットおよび第２スリットには樹脂が充填されてなることを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、前記ジグザグ状の切溝の振り幅における中心軸は、前記基板の半径方向に一致するか、前記スリットの中心部における半径方向に対して４５°以内とする。
【０００９】
好ましくは、前記第１スリットと前記第２スリットを組み合わせた一対のスリットを、前記台金の周方向に等間隔に形成する。
【００１０】
また本発明の回転鋸は、上記の基板の外周に、硬質材からなる切れ刃チップを接合したことを特徴とする。硬質材の例としては、超硬合金、多結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンドまたはＣＢＮ焼結体などがあげられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の回転鋸用基板および回転鋸は、スリット全体の大きさが小さいものであっても基板の振動や騒音を効果的に抑制することができる。またスリット全体の面積を小さくできるので、このスリットを基板半径中心部より外周側に形成することができ、基板半径中心部付近には応力付与層を設けることができる。したがって、張力調整が可能になるので、切断中の振れを抑制することができるとともに、基板の変形も防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の回転鋸用基板の例を図１及び図２に示す。基板１は薄板円板状の台金からなり、外周には切れ刃チップを接合するための刃台５が設けられている。刃台５間には刃底６が形成されており、チップを刃台５にろう付けする際に隣接する刃台５に熱が拡散しないようになっている。基板１の基板半径中心部付近には、周方向に連続的または断続的に加圧層８（応力付与層）が設けられている。この層を連続状に形成するには圧延ロールを用いればよい。一方、断続状に形成するにはハンマーで叩く方法を用いればよい。圧延ロールやハンマーにより加圧された部分は局部的に加工硬化層ができ、加圧層８の部分の厚みは他の部分の厚みより僅かに薄い部分が生じる。加圧層８の部分は伸びるので、周方向長さがわずかに長くなる。これにより基板１の外周側は張られることになり、切断中に発生した熱で基板１の外周側がわずかに膨張しても振れが抑えられる。
【００１３】
基板１の加圧層８より外周側には、第１スリット２ａと第２スリット２ｂを組み合わせた一対のスリット２が複数個設けられており、基板１の周方向において等間隔に設けられている。スリット２の拡大図を図５に示す。これらのスリット２は、振り幅ｗが切溝間隔ｈより長いジグザグ状の切溝により形成され、 基板１の外周側から内周側に向けてジグザグ状に形成される。ジグザグ状の切溝とすることにより、切溝の間には細長い舌片３が形成される。
【００１４】
第１スリット２ａの最内周側の舌片３には、第２スリット２ｂの最外周側の切溝が形成されている。このようにすることで、第１スリット２ａと第２スリット２ｂがかみ合うように重複することになり、剪断歪み量の和が増え広範囲な周波数に対して振動を減衰することができるので、切削加工時に発生する複雑な振動を抑制する効果が生まれる。
【００１５】
一対のスリット２でジグザグ状の切溝の振り幅ｗにおける中心軸ｐは、図１に示すように基板１の半径方向に一致するか、図２に示すようにスリット２の中心部ｏを通る半径線ｒに対し４５°以内となるようにスリット２は形成されている。このようにすることで、チップの部分で発生して基板１中心方向に向かって伝わる振動をスリット２により効果的に減衰できる。
【００１６】
本発明の基板では基板半径中心部付近には応力付与層が設けられているため、スリット２はその外周側に設ける必要があり、スリット２の長さｌについては、大きさの制約を受けることになる。例えば、中心軸ｐが基板１の半径方向に一致している場合、長さｌは最大でも基板１の半径の約１／２までの大きさにしかできないが、スリットの大きさ（振り幅ｗ×長さｌ）を可能な範囲で大きくすれば良い。
【００１７】
第１スリット２ａおよび第２スリット２ｂには樹脂が充填されている。樹脂が充填されていることで、舌片３と樹脂が面接触状態になり、スリット２付近に発生した振動エネルギーは熱エネルギーに変換されて減衰される。この樹脂は、フェノール系、ポリイミド系、エポキシ系またはシリコン系のいずれかよりなる熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。これは、低コストで作業が容易であるとともに、これらの熱硬化性樹脂を用いることで、熱による樹脂の劣化と剥離を防いで制振効果を持続させ、万一剥離した場合でも、再度樹脂を充填することを容易にするためである。また、樹脂には助剤としてダイヤモンド、ＣＢＮ、ＳｉＣ、アルミナ、ＳｉＯ２などが使用できるが、ＳｉＣ、アルミナ、ＳｉＯ２のうちのいずれか一つまたは二つ以上を含有することが好ましい。これにより、比較的低コストで歪みエネルギーを効率よく熱エネルギーに変換させて制振効果を高めることができる。また、樹脂の他にゴムなどを充填して使用することもできる。
【００１８】
上記のような回転鋸用基板の外周に超硬合金、多結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンドまたはＣＢＮ焼結体などからなる切れ刃チップを接合し、騒音防止効果の高い回転鋸とすることができる。なお、基板の材質については、特に限定されないが、振れが発生しやすい鋼製基板、特に直径の大きいものや厚みの薄いものなど応力付与層を設けて腰入れを行う必要のある基板について、本発明が有効に作用する。
【実施例１】
【００１９】
実施例１として、本発明と従来の回転鋸を製作し、スリット形状の違いによるせん断歪み量の大きさを比較するため、ＣＡＥにより解析を行った。試験品の共通の仕様として、材質はＳＫＳ５の基板１を使用し、外周部に所定の形状の刃台５および刃底６を形成し、レーザービームにより外周スリット４およびスリット２を形成した。外周スリット４は刃底６から基板１中心に向かうように形成し、切溝の幅は０．１〜０．３ｍｍ、長さ５ｍｍとして、等間隔に４ヶ形成した。スリット２には、ＳｉＣ砥粒を混合したエポキシ樹脂を充填した。各試験品で異なる仕様については、表１に示すとおりである。試験品１〜４は本発明の回転鋸用基板であり、試験品５および６は従来の回転鋸用基板である。
【００２０】
試験品１は、直径３００ｍｍ、厚み２ｍｍの基板１を使用し、基板１の半径方向中央部には周方向に圧延ロールをかけて加圧層８を形成した。また、加圧層８の外周側には、スリット２としてスリット２ａと２ｂからなる一対のスリットを等間隔に５ヶ形成した。スリット２ａは振り幅ｗが最大４０ｍｍ、切溝の間隔（舌片幅）は８ｍｍで舌片数は４ヶとなるようにジグザグ状の切溝をレーザーにより形成した。このスリット２ａの内周側には、スリット２ｂを同様にして形成した。なお、スリット２ｂの最外周側の切溝は、スリット２ａの最内周側の舌片の一部に設けて、スリット２ａとスリット２ｂがかみ合うように重複しており、これらのスリット２ａおよび２ｂのすべての端部は切溝が割れ目になって広がらないように切溝幅より大きい直径の円形穴を形成した。スリット２の傾きは０度すなわちジグザグ状の切溝の振り幅ｗにおける中心軸ｐは、スリット２の中心部ｏにおける半径線ｒに一致させた。
【００２１】
試験品２〜４は、表１に示すように試験品１とは直径、厚み、切溝の振り幅ｗ、舌片幅、舌片数、スリットの傾きが異なるものを製作した。試験品５は、スリット２の形状以外は試験品１と同じ仕様であり、スリット２は１本の連続する切溝により形成したものである。また、試験品６は試験品５のスリット２に比べ舌片数を多くしてスリット２の面積を大きくしたものであり、スリット２が大きくなったために基板１の半径方向中央部より内周側にまで切溝が形成されて加圧層８を形成することができないため、張力調整を行わないものとした。以上のようにして製作した基板１の刃台５に、所定の大きさの焼結ダイヤモンドチップをろう付けし、試験品１〜６とした。
【００２２】
【表１】
2005096025.tif 000003
【００２３】
これらの試験品を用いてＣＡＥによりせん断歪み量の大きさの解析を行った。その結果、せん断歪み量を指数で表すと、試験品１を１とした場合、試験品２が１、試験品３が１．２、試験品４が８、試験品５が０．８、試験品６が０．９となり、同じ直径と厚みの試験品で比較した場合、本発明のものがせん断歪み量が大きく、騒音防止効果が高くなる傾向があることがわかった。
【実施例２】
【００２４】
実施例２として、基板の減衰状態を比較するため、上記試験品１〜６を使用し、打撃試験を行った。試験方法は、基板の中央部を固定した状態で、その基板のスリットのほぼ中央部を鉄製の振り子により打撃し、打撃直後の初期波形と０．２ｓ経過した時の波形を一度に計測し、１０Ｌｏｇ１０Ａ／Ｃの対数減衰能値を算出して比較した。その結果、減衰率を指数で表すと、試験品１を１．２５とした場合、試験品２は１．２、試験品３は１．５、試験品４は１０、試験品５は１．０、試験品６は１．１となり、実施例１のせん断歪み量とほぼ比例する結果であり、同じ直径と厚みの試験品で比較した場合、本発明のものが減衰率が高く、騒音防止効果が高くなる傾向があることがわかった。
【実施例３】
【００２５】
実施例３として、基板の強度を確認するため、上記試験品１〜６を使用し、基板の強度試験を行った。試験方法は、基板の中央部を固定した状態で、基板の端部に荷重をかけたときの撓み量を測定する方法で行った。その結果、撓み量を指数で表すと、試験品１を１とした場合、試験品２は１、試験品３は０．７、試験品４は０．２７、試験品５は１．１５、試験品６は１．４となり、同じ直径と厚みの試験品で比較した場合、本発明のものが撓み量が少なく、基板強度が高いことがわかった。
【実施例４】
【００２６】
実施例４として、上記試験品１〜６を使用し、鋳造アルミニウム材の切断を行って、実際の騒音値の比較、振れの状態および基板の耐久性を確認する試験を行った。試験方法は、縦軸マシニングセンターに試験品を取り付け、回転数は２４００ｍｉｎ−１、送り速度３６０ｍｍ／ｍｉｎ（一刃当たりの送り量０．０１９ｍｍ）、切り込み量３０ｍｍで溝入れ切断を行い、切断部分から０．１ｍの位置に騒音計を設置して切断中の騒音値を測定した。また、基板の振れについては渦電流式変位計を用いて１回転当たりの変位量を測定し比較を行った。さらに、基板の耐久性については、５００カット切断するごとに静的な状態での基板の変形状態の確認を行い、３０００カット後でその差が現れてきたため、３０００カット後の変形量を測定することで比較を行った。その結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
2005096025.tif 000004
【００２８】
この試験結果より、本発明の回転鋸は騒音値が低く、従来のスリット形状で同じ大きさとした試験品５に比べて優れていることがわかった。また、従来のスリット形状でスリットを大きくしたものは騒音値は同等になるものと思われたが、実際には高い結果となった。これは加圧層を設けず腰入れを行っていないために、基板の振れが大きくなり、その結果騒音値が高くなったものと思われる。なお、直径や厚みの異なる試験品３および４については、参考のために試験を行ったものであり、他の試験品と直接的な比較はできないものである。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、金属材料、木質系材料などを加工するための回転鋸用基板およびこの基板を用いた回転鋸に利用できるものであって、特に切断中の騒音が問題となる分野に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の回転鋸用基板の例を示した部分側面図である。
【図２】本発明の回転鋸用基板の別の例を示した部分側面図である。
【図３】従来のスリットを形成した回転鋸用基板に応力付与層を形成した例を示した部分側面図である。
【図４】従来の回転鋸用基板の例を示した図で、（ａ）は部分側面図、（ｂ）はスリットの一部を拡大した図である。
【図５】本発明の回転鋸用基板のスリットの例を示した拡大図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    基板
２    スリット
２ａ  第１スリット
２ｂ  第２スリット
２ｃ  舌片の接触部
３    舌片
４    外周スリット
５    刃台
６    刃底
７    取付穴
８    加圧層（応力付与層）
ｗ    スリットの振り幅
ｐ    スリットの中心軸
ｏ    スリットの中心部
ｒ    半径線
【図１】
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【図２】
2005096025.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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