(57)【要約】      （修正有）【課題】重切削加工に適用できる、高性能の回転切削工具を提供する。【解決手段】サーキュラーソーは、基板被膜１１１が形成された基板１１０と、基板被膜１１１の表面にロウ付けにより固定された、超硬質材料層１０１を含むチップ１００とを備える。チップ１００は、チップ被膜１０３を有する。【選択図】図４
2013063485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気ニッケルめっきによる被膜が形成された基板と、
前記被膜の表面にロウ付けにより固定された、超硬質材料を含むチップとを備えた、回転切削工具。
【請求項２】
前記被膜の厚みは、０．５μｍ以上２０μｍ以下である、請求項１に記載の回転切削工具。
【請求項３】
前記被膜の硬さは、Ｈｖ３００以上Ｈｖ６００以下である、請求項１または２に記載の回転切削工具。
【請求項４】
前記超硬質材料は、セラミックス、サーメット、超硬合金、焼結ダイヤモンド、および単結晶ダイヤモンドからなる群より選ばれた少なくとも一種を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の回転切削工具。
【請求項５】
アルミニウム合金鋳物の湯口または押湯の切断加工に用いられる、請求項１から４のいずれか１項に記載の回転切削工具。
【請求項６】
前記被膜は前記基板の全面を被覆する、請求項１から５のいずれか１項に記載の回転切削工具。
【請求項７】
前記チップは前記基板のラジアル面に固定される、請求項１から６のいずれか１項に記載の回転切削工具。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の回転切削工具の製造方法であって、
前記基板に電気ニッケルメッキにより前記被膜を形成する工程と、
前記被膜の表面に、ロウ付けにより前記チップを固定する工程とを備えた、回転切削工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転切削工具およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の工具としては、例えば、草刈用サーキュラーソーが知られている。
チタン製の基板の周方向に所要角度とピッチの凹所を形成し、チップを凹所にロウ接により固着する。このチップは凹所に施したニッケルめっきを介して基板にロウ接により固着されている草刈用サーキュラーソーが知られている。
（登録実用新案第３０４２３９９号公報：特許文献１）
別の従来のこの種の工具としては、無電解ニッケルめっきが被覆されたサーキュラーソーが知られている。
【０００３】
基板の表面に無電解ニッケルめっきによる被膜が被覆され、被膜のリン含有量が５質量％以上１０質量％以下であり、基板の硬さがＨＲＣ４０以上４４以下であるサーキュラーソーが知られている。
（特開２０００−２０２７９６号公報：特許文献２）
さらに別の従来のこの種の工具としては、基板に硬質被膜として、ＰＶＤ法によって、ＴｉＮ、ＡＬ2Ｏ3、ＳｉＣを被覆したサーキュラーソーが知られている。
（特開平５−３８６２１号公報：特許文献３）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】登録実用新案第３０４２３９９号公報
【特許文献２】特開２０００−２０２７９６号公報
【特許文献３】特開平５−３８６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の特許文献１に記載のサーキュラーソーでは、重切削加工には適用が困難であった。例えば、アルミ合金鋳物の湯口または押湯の重切断加工に用いることが出来ないという問題があった。
【０００６】
さらに、従来の特許文献２に記載のサーキュラーソーでは、無電解ニッケルめっき液の管理に高いコストが必要であった。しかも、めっき液の温度が高いために基板が熱影響を受けて歪みを発生する問題があった。
【０００７】
さらに、従来の特許文献３に記載のサーキュラーソーでは、ＰＶＤ法の処理温度が高温であるため基板が熱影響を受けて歪みを発生する問題があった。
【０００８】
そこで、この発明は上述のような問題を解決するためになされたものであり、高性能の回転切削工具を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に従った回転切削工具は、電気ニッケルめっきによる被膜が形成された基板と、被膜の表面にロウ付けにより固定された、超硬質材料を含むチップとを備える。
【００１０】
このように構成された回転切削工具では、電気ニッケルめっきにより被膜を形成するため、めっき時に基板が高温にならず、基板のひずみを抑制できる。その結果、高性能の回転切削工具を提供することができる。
【００１１】
好ましくは、被膜の厚みは、０．５μｍ以上２０μｍ以下である。
好ましくは、被膜の硬さは、Ｈｖ３００以上Ｈｖ６００以下である。
【００１２】
好ましくは、超硬質材料は、セラミックス、サーメット、超硬合金、焼結ダイヤモンド、および単結晶ダイヤモンドからなる群より選ばれた少なくとも一種を含む。
【００１３】
好ましくは、アルミニウム合金鋳物の湯口または押湯の切断加工に用いられる。
好ましくは、被膜は基板の全面を被覆する。
【００１４】
好ましくは、チップは基板のラジアル面に固定される。
この発明に従った回転切削工具の製造方法は、基板に電気ニッケルメッキにより被膜を形成する工程と、被膜の表面に、ロウ付けによりチップを固定する工程とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態に従った回転切削工具としてのサーキュラーソーの平面図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図２中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【図４】図１中のＩＶで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【図５】図４に対応した断面図であって、別の実施形態を示す断面図である。
【図６】図４に対応した断面図であって、別の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、この発明の実施の形態に従った回転切削工具としてのサーキュラーソーの平面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、図２中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図４は、図１中のＩＶで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【００１７】
図１を参照して、サーキュラーソー１は、円板形状の基板１１０を有し、この基板１１０の外周にチップ１００が設けられている。基板１１０の中心には貫通孔２が形成されている。
【００１８】
複数のチップ１００が等間隔に配置されており、各々のチップ１００がワークに接触することにより、ワークを切断することができる。サーキュラーソー１は、貫通孔２を中心として回転する。
【００１９】
図２を参照して、基板１１０は一定の厚みを有しており、その外周部には、基板１１０よりも厚みの大きいチップ１００が固着されている。
【００２０】
図３を参照して、チップ１００の形状は、先端側（外周側）に近づくにつれて幅（厚み）が大きくなるような形状であり、先端部（外周部）は矩形状に形成されている。チップ１００の形状は、この実施の形態で示したものに限られず、ワークの種類、サーキュラソーの回転速度、切削条件により、様々に設定することが可能である。
【００２１】
図４を参照して、基板１１０には、電気ニッケルめっきにより、基板被膜１１１が形成されている。基板被膜１１１は基板１１０の全面に形成されており、チップ１００を基板１１０に接合し易くする働きを有する。
【００２２】
チップは、超硬質材料層１０１、超硬層１０２、チップ被膜１０３の三層構造を有しており、ロウ材層１０４が基板被膜１１１およびチップ被膜１０３とに密着することで、チップ１００を基板１１０に固着することができる。
【００２３】
ニッケルめっきによるチップ被膜１０３が少なくとも固着面表面に被覆された超硬質材料からなるチップ１００が、基板１１０の表面に固着されている。特にロウ材層１０４を用いてチップ１００を固着するときには、チップ１００の少なくとも固着面表面がニッケルめっきによるチップ被膜１０３で被覆された状態であるのでロウ材層１０４と基板１１０との濡れ性が極めて良好で、確実なロウ付けが可能であり、しかも高いロウ付け強度が安定して得られる。
【００２４】
チップ１００に被覆したニッケルめっきによるチップ被膜１０３、および基板被膜１１１の厚みは、０．５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
ニッケルめっきによるチップ被膜１０３および基板被膜１１１の厚みが０．５μｍ以上あればロウ付け強度は安定しておりサーキュラーソー１は十分に性能を発揮することができる。チップ被膜１０３および基板被膜１１１の厚みは、より好ましくは１μｍ以上２０μｍ以下であり、最も好ましくは１μｍ以上１５μｍ以下である。
【００２６】
チップに被覆したニッケルめっきによるチップ被膜１０３、および基板被膜１１１の硬さは、Ｈｖ３００以上Ｈｖ６００以下であることが好ましい。
【００２７】
チップ被膜１０３を構成するニッケルめっきは、電気ニッケルめっき、無電解ニッケルめっきの両方を用いることができる。被膜の硬さはＨｖ３００以上Ｈｖ６００以下であることが好ましく、Ｈｖ３００以上Ｈｖ６００以下であることがより好ましく、Ｈｖ３００以上Ｈｖ５００以下であることが最も好ましい。
【００２８】
超硬質材料層１０１を構成する超硬質材料の材質は、セラミックス、サーメット、超硬合金、焼結ダイヤモンド、および単結晶ダイヤモンドのいずれかひとつまたは、二つ以上の組み合わせからなることが好ましい。
【００２９】
チップに用いる超硬質材料の材質は、工作物の材質、工作物の硬さ、切削条件、要求される表面粗さ等により、最適な超硬質材料を選択する。
【００３０】
さらに、基板１１０全体に電気ニッケルめっきによる基板被膜１１１が被覆されているので、基板１１０に錆を発生させることがない。更に、電気ニッケルめっきによる基板被膜１１１が被覆されているので、基板が切り屑や工作物と擦れ合っても基板が損傷することを防止することができる。
【００３１】
従って、長期間に渡って基板１１０を錆から保護できるだけでなく、基板１１０の損傷を防止できるのでサーキュラーソー１を良好な状態に長く維持することができ、長期間に渡って新品時の性能を低下させることなく使用することができる。
【００３２】
さらに、電気ニッケルめっきは、めっき液の管理が容易であり、無電解ニッケルめっきに比較して安いコストでめっきを行うことが可能である。しかも基板の全表面にめっきによる被膜を被覆するので、マスキングの工数を省略することができるので工程の短縮及びコスト低減等の効果が期待できる。
【００３３】
サーキュラーソー１は、アルミニウム合金鋳物の湯口または押湯の切断加工に用いられる。サーキュラーソー１を、アルミニウム合金鋳物の湯口または押湯の切断加工に用いると顕著な本発明の効果が得られる。もちろん、その他の各種材料の切削加工に用いることができるのは言うまでもない。
【００３４】
サーキュラーソー１は、電気ニッケルめっきによる基板被膜１１１が形成された基板１１０と、基板被膜１１１の表面にロウ付けにより固定された、超硬質材料層１０１を含むチップ１００とを備える。好ましくは、基板被膜１１１の厚みは、０．５μｍ以上２０μｍ以下である。好ましくは、基板被膜１１１の硬さは、Ｈｖ３００以上Ｈｖ６００以下である。好ましくは、超硬質材料は、セラミックス、サーメット、超硬合金、焼結ダイヤモンド、および単結晶ダイヤモンドからなる群より選ばれた少なくとも一種を含む。アルミニウム合金鋳物の湯口または押湯の切断加工に用いられる。好ましくは、基板被膜１１１は基板１１０の全面を被覆する。好ましくは、チップ１００は基板１１０のラジアル面に固定される。
【００３５】
この発明に従ったサーキュラーソー１の製造方法は、基板１１０に電気ニッケルメッキにより基板被膜１１１を形成する工程と、基板被膜１１１の表面に、ロウ付けによりチップ１００を固定する工程とを備える。
【００３６】
図５は、図４に対応した断面図であって、別の実施形態を示す断面図である。図５を参照して、この例では、チップ１００にチップ被膜が設けられておらず、ロウ材層１０４が超硬層１０２と直接接触している。このような構成を採用することで、チップ１００にチップ被膜を形成する必要がないため、製造工数を削減することができる。
【００３７】
図６は、図４に対応した断面図であって、別の実施形態を示す断面図である。図６を参照して、この例では、基板被膜が形成されておらず、ロウ材層１０４が基板１１０に直接接触している。このような構成を採用することで、基板１１０に基板被膜を形成する必要がないため、製造工数を削減することができる。
【００３８】
上記のようなサーキュラーソー１において、ロウ材層１０４を用いてチップ１００を固着するときには、チップ１００の少なくとも固着面表面がニッケルめっきによる被膜で被覆された状態であるので、ロウ材層１０４と基板１１０との濡れ性が極めて良好で、確実なロウ付けが可能であり、しかも高いロウ付け強度が安定して得られる。
【００３９】
発明を実施するための最良の形態については、実施例で詳しく説明する。
(参考例１)
以下のようなサーキュラーソーを製作した。
【００４０】
超硬合金製のチップ１００を準備し、このチップ１００にニッケルめっきを施し、厚み１μｍのめっき被膜で被覆した。めっき被膜の硬さはＨｖ３５０であった。次に、このチップを合金工具鋼（ＳＫＳ−５）の基板(めっき無し)にロウ接し、チップを工具研削盤で研削加工してのサーキュラーソー（図６）を完成させた。サーキュラーソーのサイズは、外径が３５５ｍｍ、刃厚が３．５ｍｍ、歯数が８０個であった。
【００４１】
このサーキュラーソーにより、木材の切断テストを実施したところ基板の錆発生はなく、しかも基板の損傷を防止することができ、長期間に渡って良好な性能を示した。
【００４２】
（参考例２）
以下のようなサーキュラーソーを製作した。
【００４３】
焼結ダイヤモンドのチップを準備し、このチップにニッケルめっきを施し、厚み１μｍのめっき被膜で被覆した。めっき被膜の硬さはＨｖ３５０であった。次に、このチップを合金工具鋼（ＳＫＳ−５）の基板（めっき無し）にロウ接し、チップを工具研削盤で研削加工してサーキュラーソー（図６）を完成させた。サーキュラーソーのサイズは、外径が４００ｍｍ、刃厚が５．５ｍｍ、歯数が６０個であった。
【００４４】
このサーキュラーソーにより、アルミ合金鋳物の湯口の切断テストを実施した。その結果、基板の錆発生はなく、しかも基板が切り屑や工作物と擦れ合っても損傷することがなく長期間に渡って良好な性能を示した。
【００４５】
（実施例１）
以下のような本発明のサーキュラーソーを製作して、本発明の効果を実験により確認した。
【００４６】
焼結ダイヤモンドのチップを準備し、このチップにニッケルめっきを施し、厚み１μｍのめっき被膜で被覆した。めっき被膜の硬さはＨｖ３５０であった。次に、このチップを合金工具鋼（ＳＫＳ−５）の基板を準備し、基板の全面に電気ニッケルめっきを施した。この基板にチップをロウ接し、チップを工具研削盤で研削加工してサーキュラーソー（図５）を完成させた。サーキュラーソーのサイズは、外径が４００ｍｍ、刃厚が５．５ｍｍ、歯数が６０個であった。
【００４７】
このサーキュラーソーにより、アルミ合金鋳物の湯口の切断テストを実施した。その結果、基板の錆発生はなく、しかも基板が切り屑や工作物と擦れ合っても損傷することがなく長期間に渡って良好な性能を示した。
【００４８】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、各種材料の切断加工に用いるサーキュラーソー等に適用することが考えられる。特に、アルミニウム合金鋳物の湯口または押湯の切断加工に用いるサーキュラーソーに好適である。
【符号の説明】
【００５０】
１  サーキュラーソー、２  貫通孔、１００  チップ、１０１  超硬質材料層、１０２  超硬層、１０３  チップ被膜、１０４  ロウ材層、１１０  基板、１１１  基板被膜。
【図１】
2013063485.tif 000003
【図２】
2013063485.tif 000004
【図３】
2013063485.tif 000005
【図４】
2013063485.tif 000006
【図５】
2013063485.tif 000007
【図６】
2013063485.tif 000008