(57)【要約】【課題】  切削用チップを歯室に接合した丸鋸を使用して中空のワークを切断・切削する際に、該ワークの切削屑が該丸鋸の回転軸方向における左右へ飛散し、ワークの中空部内に残留することで、後加工に支障を生ずるという課題がある。【解決手段】  丸鋸１０の歯室１４の歯底１８および背部２０を夫々直線状に形成すると共に、丸鋸１０の回転中心と該歯底１８の前部２４とを通過する直線Ｌ１に対し前記背部２０がなす傾斜角度Φを−５°〜３５°にすることで、前記課題が解決される。【選択図】図１
2016209950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台金(12)の外周に所要間隔で凹設した夫々の歯室(14)の回転方向後方の該台金(12)に切削用チップ(16)を接合した丸鋸において、
前記歯室(14)における歯底(18)が直線状になっていると共に、前記切削用チップ(16)のすくい面(22)に対向する背部(20)が直線状になっており、
前記丸鋸の回転中心と前記歯底(18)の回転方向前部(24)とを通過する直線(L1)に対して、前記背部(20)がなす傾斜角度Φは−５°〜３５°であり、前記丸鋸の回転中心と前記歯底(18)における丸鋸回転方向の後部(26)とを通過する直線(L2)に対して、前記歯室(14)の直線状の歯底(18)がなす傾斜角度θは４５°〜１００°で、かつ前記歯底(18)の直線状の長さ(D)が３．５ｍｍ〜７．５ｍｍである
ことを特徴とする丸鋸。
【請求項２】
台金(12)の外周に所要間隔で凹設した夫々の歯室(14)の回転方向後方の該台金(12)に切削用チップ(16)を接合した丸鋸において、
前記歯室(14)における歯底(18)が直線状になっていると共に、前記切削用チップ(16)のすくい面(22)に対向する背部(20)が直線状になっており、
前記丸鋸の回転中心と前記歯底(18)の回転方向前部(24)とを通過する直線(L1)に対して、前記背部(20)がなす傾斜角度Φは−５°〜３５°であり、
前記歯室(14)における前記切削用チップ(16)のすくい面(22)と該すくい面(22)に対向する背部(20)とは略平行に設定されると共に、
前記丸鋸の回転中心と前記歯底(18)における丸鋸回転方向の後部(26)とを通過する直線(L2)に対して、前記歯室(14)の直線状の歯底(18)がなす傾斜角度θは４５°〜６０°である
ことを特徴とする丸鋸。
【請求項３】
前記切削用チップ(16)のすくい面(22)は、丸鋸回転方向に対し退く方向に窪むホローフェイスを有している請求項１または２記載の丸鋸。
【請求項４】
合成樹脂、アルミ合金を材質とする押し出し型材や引き抜き型材を切断する請求項１乃至３の何れか一項に記載の丸鋸による加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円盤状台金の外周に切削用チップを接合した丸鋸を使用して、合成樹脂やアルミ合金等のワークを切削加工するに際し、切り屑が丸鋸における回転軸方向の左右へ飛散するのを効率良く抑制し得る丸鋸と、その丸鋸による加工方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種材質のワークを切断・切削(以下「切削加工」という)する手段として、丸鋸が広く使用されている。この丸鋸には、(1)円盤状の台金の外周に所定間隔で切削歯を直接形成したものと、(2)該台金の外周に所定間隔で歯室を凹設し、各歯室における丸鋸回転方向後方の台金に切削用チップをろう付け接合したものとが存在する。切削用チップは、切削加工される各種ワークの材質に応じて超硬合金等の適切な素材を選択し得るので、チップ歯を設けた丸鋸(チップソー)が業界の主流になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４７００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、切削用チップを設けた丸鋸による切削対象のワークが、合成樹脂やアルミ合金を材質とする押し出し型材や引き抜き型材のような中空材料(丸パイプや角パイプ等)である場合、切削加工時の騒音が極めて大きい難点がある。そこで、切削時の騒音を低減させるために、チップ先端を片面取りした切削用チップと、チップ先端を両面取りした切削用チップとを交互に設けた丸鋸が使用されている。例えば図３は、丸鋸の円盤状台金１２に接合した切削用チップ１６を、丸鋸の回転方向を背にして正面から観察したものであって、図３(１)は、該切削用チップ１６の先端に右側へ傾斜する右片面取り１６ａを付した状態を示している。また、図３(２)は、切削用チップ１６の先端に左側へ傾斜する左片面取り１６ｂを付した状態を示し、更に図３(３)は、切削用チップ１６の先端両側を傾斜させた両片面取り１６ａ，１６ｂを付した状態を示している。なお、前記両片面取りした切削用チップ１６の中央平面部は、片面取りした平面部よりも半径が０．２ｍｍ大きくなっている。
【０００５】
このように、先端に片面取りを施した切削用チップと、両片面取りを施した切削用チップとを交互に設けた丸鋸を使用して、前記樹脂やアルミ合金等の材質のワークを切削加工すると、切削時の騒音がかなり低減されることが確認されており、これは騒音対策として非常に有効である。しかし、丸鋸の各切削用チップの先端が右片面取り、左片面取りおよび両片面取りされていることに起因すると推測されるが、ワーク切削時に切削屑が該丸鋸の軸方向左右に飛散して、周囲に大量に散乱する弊害が指摘されている。殊に、切削加工されるワークが中空パイプの場合は、切削中に丸鋸の回転軸方向左右へ飛散する切削屑が、該ワークの中空部へ不可避的に進入して内部に残留する。このため、加工後の中空ワークから前記残留していた切削屑を払い落とした後に、次の加工へ移行する必要がある。しかし、このように繁雑な払出し作業を低減させるには、始めから前記切削屑の残留量は少ないのが望ましい。
【０００６】
また、切削屑を払い落としても、静電気によって細かい切削屑は落ち切らず、ワーク中空部になお残留することがある。このように中空ワークの内部に切削屑が残留していると、切削後のワークに塗装したり、精密な後加工を施したりする場合に、前記切削屑が好ましくない種々の挙動を呈することがある。従って生産現場では、丸鋸によるワーク切削時に切削屑が左右に飛散するのを極力抑制したい、という強い要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決し、所期の目的を達成するため請求項１に記載の発明は、台金の外周に所要間隔で凹設した夫々の歯室の回転方向後方の該台金に切削用チップを接合した丸鋸において、前記歯室における歯底が直線状になっていると共に、前記切削用チップのすくい面に対向する背部が直線状になっており、前記丸鋸の回転中心と前記歯底の回転方向前部とを通過する直線に対して、前記背部がなす傾斜角度Φは−５°〜３５°であり、前記丸鋸の回転中心と前記歯底における丸鋸回転方向の後部とを通過する直線に対して、前記歯室の直線状の歯底がなす傾斜角度θは４５°〜１００°で、かつ前記歯底の直線状の長さが３．５ｍｍ〜７．５ｍｍであることを要旨とする。
請求項１に係る発明によれば、丸鋸の切削加工に際し発生する切削屑は、該丸鋸の回転方向の直下へ集約的に落下し、丸鋸回転軸方向の左右に飛散する不都合が有効に抑制される。
【０００８】
前記と同様の課題を解決し、所期の目的を達成するため請求項２に記載の発明は、台金の外周に所要間隔で凹設した夫々の歯室の回転方向後方の該台金に切削用チップを接合した丸鋸において、前記歯室における歯底が直線状になっていると共に、前記切削用チップのすくい面に対向する背部が直線状になっており、前記丸鋸の回転中心と前記歯底の回転方向前部とを通過する直線に対して、前記背部がなす傾斜角度Φは−５°〜３５°であり、前記歯室における前記切削用チップのすくい面と該すくい面に対向する背部とは略平行に設定されると共に、前記丸鋸の回転中心と前記歯底における丸鋸回転方向の後部とを通過する直線に対して、前記歯室の直線状の歯底がなす傾斜角度θは４５°〜６０°であることを要旨とする。
請求項２に係る発明によれば、丸鋸の切削加工に際し発生する切削屑は、該丸鋸の回転方向の直下へ集約的に落下し、丸鋸回転軸方向の左右に飛散する不都合が有効に抑制される。また、ワーク切削時に生ずる切削音も低減される。
【０００９】
請求項３に係る発明では、前記切削用チップのすくい面は、丸鋸回転方向に対し退く方向に窪むホローフェイスを有していることを要旨とする。
請求項３に係る発明によれば、請求項１または２の発明に加えて切削用チップのすくい面にホローフェイスを形成したことで、切削屑の丸鋸左右方向への飛散は更に効果的に抑制される。
【００１０】
請求項４に係る発明では、請求項１乃至３の何れかに記載の丸鋸により合成樹脂、アルミ合金を材質とする押し出し型材や引き抜き型材を切断する方法であることを要旨とする。
請求項４に係る発明によれば、押し出し型材等からなる中空部材を切断する際に、該中空部材の内部に切削屑が飛散して残留する虞を著しく低減できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、各種材質のワークを丸鋸で切削加工するに際し、切削屑(切り屑)が丸鋸における回転軸方向の左右に飛散するのを高い効率で抑制し得ると共に、併せて切削騒音も低減させ得る効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１(ａ)は、本発明の第１実施例に係る丸鋸の歯部を一部拡大した平面図であり、図１(ｂ)は、図１(ａ)において丸円で囲んだ部位の拡大図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る丸鋸の歯部を一部拡大した平面図である。
【図３】ワーク切削時の騒音を低減させるため従来使用されている切削用チップにおける「すくい面」の正面図であって、(１)〜(３)はチップ先端に各種の面取りが施されている状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明に係る丸鋸および当該丸鋸によりワークを切断する加工方法について、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら説明する。なお、本発明が実施される丸鋸は、先に説明した切削用チップを各歯室の台金に接合した所謂チップソーである。
【００１４】
(第１実施例)
図１は、本発明に係る丸鋸１０の第１実施例を示すものであって、丸鋸自体は前述した所謂チップソーである。すなわち、丸鋸１０の円盤状台金１２の外周には、所要間隔で歯室１４が凹設されており、夫々の歯室１４には、超硬合金等を材質とする切削用チップ１６がろう付け接合されている。この切削用チップ１６が前記歯室１４で前記台金１２に接合される位置は、前記丸鋸１０の回転方向に対して退く方向、すなわち回転方向の後方における該歯室１４の半径方向延在部である。
【００１５】
本実施例に係る丸鋸１０では、前記歯室１４における歯底１８および背部２０(後述)の夫々が直線状に延在するよう構成されている。すなわち、前記台金１２に凹設される前記歯室１４に関して、丸鋸回転中心に最も近い底部を前記歯底１８と称するとき、この歯底１８が所要距離だけ接線方向へ直線状に延在している。この歯底１８における直線状の長さＤ(後述する前部２４から後部２６までの長さ)は３．５ｍｍから７．５ｍｍが好適である。また、前記歯室１４に関して、前記台金１２に接合した切削用チップ１６のすくい面２２に対向する部位を背部２０と称するとき、この背部２０も同じく所定距離だけ直線状に延在している。この背部２０の上方終端は、丸鋸回転方向に設けた次の歯室１４に接合した切削用チップ１６の接合部位へ連なるものである。ここに、前記すくい面２２とは、前記丸鋸１０における切削用チップ１６の回転方向の前面で切削屑をすくい取る役割を果たしている面を云う。
【００１６】
更に第1実施例では、前記直線状に延在する背部２０が、前記丸鋸１０の回転中心を通過する直線に対してなす傾斜角度を或る範囲に特定することで、ワーク切削時に発生する切削屑の散乱方向を好ましい飛散範囲内に制御し得ることが、各種実験により判明している。すなわち図１において、前記丸鋸１０の回転軸の中心(図示せず)と、前記歯底１８における丸鋸回転方向の前部２４(後述)とを通過する直線をＬ１とした場合、この直線Ｌ１に対して前記背部２０がなす傾斜角度Φは、−５°〜３５°の範囲から選択される。本実施例では、前記直線Ｌ２に対して前記背部２０がなす傾斜角度Φは３４°である。また、前記丸鋸の回転中心と前記歯底１８における丸鋸回転方向の後部２６とを通過する直線Ｌ２に対して、前記歯室１４の直線状の歯底１８がなす傾斜角度θは４５°〜１００°である。
【００１７】
先に述べた「前部２４」について、図１(ｂ)を参照して説明する。図１(ｂ)は、図１(ａ)において、前記歯室１４の一部を円で囲んだ部位の拡大図であって、前記直線状をなす歯底１８の右方向延長線と、同じく直線状をなす前記背部２０の下方延長線との交点をもって「前部２４」と称する。従って前記直線Ｌ１は、前記丸鋸１０の回転中心と、前記歯底１８および背部２０の各延長線が交わる点である前記前部２４とを通過する直線と規定される。
【００１８】
このように、第１実施例の丸鋸１０では、前記歯室１４における歯底１８および背部２０の夫々を所定距離だけ直線状に延在させると共に、丸鋸回転中心と前記歯底１８における回転方向の前部２４とを通過する直線Ｌ１に対して、前記背部２０がなす傾斜角度Φを−５°〜３５°の範囲に設定すると共に、前記丸鋸の回転中心と前記歯底１８における丸鋸回転方向の後部２６とを通過する直線Ｌ２に対して、前記歯室１４の直線状の歯底１８がなす傾斜角度θは４５°〜１００°、前記歯底１８の直線状の長さＤが３．５ｍｍ〜７．５ｍｍとすることで、図３に述べた従来の丸鋸に比べて、例えばアルミ合金を材質とする中空ワークの内部に残存する切削屑飛散量は９２％削減できた。すなわち、前記丸鋸１０により前記ワークを切削加工すると、該ワークの切削屑は該丸鋸１０の回転方向の直下へ集約的に落下することになり、丸鋸における回転軸方向の左右へ飛散する現象が効率的に抑制される。
【００１９】
なお、図１に示す切削用チップ１６における前記すくい面２２には、前記丸鋸１０の回転方向に対して退く方向に窪む所謂ホローフェイス(hollow face)が形成されている。このホローフェイスは、前掲の特許文献１の段落〔０００３〕に記載されている如く、前記切削用チップ１６を外周の逃げ面側から前記すくい面２２に平行方向に見た状態で、該すくい面２２に左右対称の窪みを施すことで、該チップ１６の歯形を略円弧状すくい面に形成したものである。このように第１実施例の丸鋸１０に関して、更に前記ホローフェイスを切削用チップ１６のすくい面２２に形成しておくと、例えばアルミ合金を素材とするワークを切削加工した際の切削屑飛散量は、９９％の高い効率で低減させることができる。
【００２０】
(実験)
外径５１０ｍｍ，切削用チップの歯幅３．５ｍｍ，歯数１００のチップソーを使用して、アルミ合金を材質とする５０ｍｍ×１．５ｍｍ厚みの角パイプ材を、回転数３，６００ｒｐｍ，送材速度６ｍ／ｍｉｎで切断した。この切断後に、角パイプに残存する切り屑の総重量を測定して、その結果を比較した。
【表１】
2016209950.tif 000003
(考察)
歯室の歯底を直線状にして回転方向前方の傾斜角度Φを−５°〜３５°の範囲にすると、カルマン渦(後述)により切り屑が歯室に滞留するため、切り屑の飛散を防止する効果が高くなる。なお、歯底における直線状の長さ(前部から後部までの長さ)は３．５ｍｍから７．５ｍｍが好適であることが確認された。
【００２１】
(第２実施例)
図２は、本発明に係る丸鋸１０の第２実施例を示すもので、基本構成は第１実施例に述べたところと同じである。第２実施例に係る丸鋸１０は、前記歯室１４において、前記台金１２に接合した前記切削用チップ１６のすくい面２２と、該すくい面２２に該歯室１４を隔てて対向する前記背部２０とが、略平行になるよう寸法設定されている。この場合に、前記切削用チップ１６のすくい面２２と前記背部２０とが略平行な関係で離間する距離は、３．５ｍｍ〜７．５ｍｍの間にあることが好ましく、本実施例では７．２ｍｍであった。
【００２２】
更に第２実施例に係る丸鋸１０は、前記歯室１４における歯底１８と該丸鋸１０の回転中心を通過する直線とがなす傾斜角度を或る範囲に特定することで、ワーク切削時に発生する切削屑の散乱方向を好ましい飛散範囲内に制御することができる。すなわち図２において、前記丸鋸１０の回転軸の中心(図示せず)と、前記歯底１８における丸鋸回転方向の後方(回転方向に逆らう方向)の後部２６とを通過する直線をＬ２とした場合、この直線Ｌ２に対し前記歯室１４の歯底１８がなす傾斜角度θは、４５°〜６０°の範囲から選択される。なお、本実施例では前記傾斜角度θは５２．５°である。
【００２３】
このように、第２実施例の丸鋸１０において、前記歯室１４における前記切削用チップ１６のすくい面２２と、該すくい面２２に対向する背部２０とは略平行に設定されると共に、前記丸鋸の回転中心と前記歯底１８における丸鋸回転方向の後部２６とを通過する直線Ｌ２に対して、前記歯室１４の歯底１８がなす傾斜角度θを４５°〜６０°とすることで、図３に述べた従来の丸鋸に比べて、アルミ合金を材質とするワークの切削屑飛散量は９０％削減できる。これを切削用チップのない台金で比較すると、実施例１の空転騒音が９４ｄＢであるに対し、実施例２の空転騒音は９２ｄＢに減少している。
【００２４】
また、第１実施例に示した丸鋸１０と同様に、前記切削用チップ１６のすくい面２２に前記ホローフェイスを形成しておくと、前記アルミ合金を素材とするワークの切削屑飛散量は９７％にまで低減させることができる。
なお図２において、前記切削用チップ１６のすくい角は５°〜２５°である。本実施例の丸鋸１０では、このすくい角は１０°である。
【００２５】
(実験)
外径５１０ｍｍ，切削用チップの歯幅３．５ｍｍ，歯数１００のチップソーを使用して、アルミ合金を材質とする５０ｍｍ×１．５ｍｍ厚みの角パイプ材を、回転数３，６００ｒｐｍ，送材速度６ｍ／ｍｉｎで切断した。この切断後に、角パイプに残存する切り屑の総重量を測定して、その結果を比較した。
【表２】
2016209950.tif 000004
(考察)
歯室の歯底を直線状にして回転方向前方の傾斜角度Φを−５°〜３５°の範囲にすると、カルマン渦(後述)により切り屑が歯室に滞留するため、切り屑の飛散を防止する効果が高くなる。なお、歯底における直線状の長さ(前部から後部までの長さ)は３．５ｍｍから７．５ｍｍが好適であることが確認された。
【００２６】
第１実施例および第２実施例の丸鋸１０を使用すると、切削屑が丸鋸１０における回転軸方向の左右に飛散する割合が低減されて、散乱方向を有効に制御し得るのは、カルマン渦によるものと考えられる。ここで「カルマン渦」については、流体中を柱状物体が適当な速さで動くと、物体の左右両側から交互に逆向きの渦が発生して規則正しく２列に並ぶ、という流体の挙動として学術的な説明がなされている。本発明の場合に、丸鋸１０による切削対象であるワークは勿論固体であるが、切削加工により生ずる多量の切削屑の集合は流体と看做すことができる。従って、切削加工された切削屑は、丸鋸１０の歯室１４に流体として滞留するが、第１実施例や第２実施例で限定した丸鋸１０の歯室１４の形状によって、該丸鋸１０の回転に伴い該歯室１４に前記カルマン渦を生じ、このため切削屑が丸鋸１０の軸方向左右へ飛散するのが抑制される、と考えられる。なお、ワークを切削加工する際の騒音も、併せて低く抑えられることを確認した。
【００２７】
このように本発明に係る丸鋸によれば、ワークの切削加工時に発生する切削屑は、該丸鋸の左右に飛散するのを高効率で抑制されるため、例えば加工対象が中空ワークの場合、該ワークの中空部に切削屑が飛散して内部に残留する弊害を著しく低減させることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１２  台金，１４  歯室，１６  切削用チップ，１８  歯底，２０  背部，
２２  すくい面，２４  前部，２６  後部，Ｌ１，Ｌ２  直線
【図１】
2016209950.tif 000005
【図２】
2016209950.tif 000006
【図３】
2016209950.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月18日(2016.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
更に第1実施例では、前記直線状に延在する背部２０が、前記丸鋸１０の回転中心を通過する直線に対してなす傾斜角度を或る範囲に特定することで、ワーク切削時に発生する切削屑の散乱方向を好ましい飛散範囲内に制御し得ることが、各種実験により判明している。すなわち図１において、前記丸鋸１０の回転軸の中心(図示せず)と、前記歯底１８における丸鋸回転方向の前部２４(後述)とを通過する直線をＬ１とした場合、この直線Ｌ１に対して前記背部２０がなす傾斜角度Φは、−５°〜３５°の範囲から選択される。本実施例では、前記直線Ｌ１に対して前記背部２０がなす傾斜角度Φは３４°である。また、前記丸鋸の回転中心と前記歯底１８における丸鋸回転方向の後部２６とを通過する直線Ｌ２に対して、前記歯室１４の直線状の歯底１８がなす傾斜角度θは４５°〜１００°である。