特許 7298006 超硬合金製切断刃

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-16

(45)【発行日】2023-06-26

(54)【発明の名称】超硬合金製切断刃

(51)【国際特許分類】

   B26D 1/06 20060101AFI20230619BHJP

   B26D 1/00 20060101ALI20230619BHJP

   B23D 35/00 20060101ALI20230619BHJP

   H01G 4/30 20060101ALI20230619BHJP

   H01G 13/00 20130101ALI20230619BHJP

【ＦＩ】

B26D1/06 Z

B26D1/00

B23D35/00 A

H01G4/30 311A

H01G13/00 391H

H01G4/30 517

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2022500073

(86)(22)【出願日】2021-06-03

(86)【国際出願番号】 JP2021021202

(87)【国際公開番号】W WO2021256280

(87)【国際公開日】2021-12-23

【審査請求日】2022-01-04

(31)【優先権主張番号】P 2020105952

(32)【優先日】2020-06-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000220103

【氏名又は名称】株式会社アライドマテリアル

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 篤史

(72)【発明者】

【氏名】林 武彦

【審査官】永井 友子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２６９５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０２７９７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２６Ｄ １／０６

Ｂ２６Ｄ １／００

Ｂ２３Ｄ ３５／００

Ｈ０１Ｇ ４／３０

Ｈ０１Ｇ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基部と、
前記基部の延長線上に設けられ、最先端部である刃先を有する刃部とを備え、
ビッカース硬度ＨＶが１２５０以上２０３０以下であり、
刃渡り方向に直交する縦断面において、前記刃先を座標原点とし、前記刃先から前記基部に向かう方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向および刃渡り方向に直交する方向をＹ軸方向とし、前記刃部の外表面をＹＺ平面で表し、前記外表面の第一の点の座標を（Ｙ１，Ｚ１（＝１．００μｍ））としａ＝Ｚ１／（Ｙ１）^２で定義される定数ａと、前記外表面の第二の点の座標を（Ｙ２，Ｚ２（＝５．００μｍ））としｂ＝Ｚ２／（Ｙ２）^２で定義される定数ｂとの比率ｂ／ａが０．３０以上１．００以下であり、
Ｚ１における前記刃部のＹ軸方向厚さＴ１が０．６０μｍ以上１．５０μｍ以下であり、
Ｔ１が０．６０μｍ以上０．９１μｍ以下において０．３０≦ｂ／ａ≦１．５２Ｔ１－０．６１であり、
Ｔ１が０．９１μｍ以上１．０６μｍにおいて０．６４Ｔ１－０．２８≦ｂ／ａ≦１．５２Ｔ１－０．６１であり、
Ｔ１が１．０６μｍ以上１．５０μｍにおいて０．６４Ｔ１－０．２８≦ｂ／ａ≦１．００である、超硬合金製切断刃。

【請求項2】

Ｙが０からＹ２のすべての範囲において、前記刃部の外表面は前記座標原点と点（Ｙ２，Ｚ２）とを結ぶ直線よりも外側に位置する、請求項１に記載の超硬合金製切断刃。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、超硬合金製切断刃に関する。本出願は、２０２０年６月１９日に出願した日本特許出願である特願２０２０－１０５９５２号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。

【背景技術】

【0002】

従来、切断刃は、たとえば特開平１０－２１７１８１号公報（特許文献１）、特開２００１－１５８０１６号公報（特許文献２）、国際公開第２０１４／０５０８８３号（特許文献３）、国際公開第２０１４／０５０８８４号（特許文献４）、特開２０１７－４２９１１号公報（特許文献５）および特開２００４－１７４４４号公報（特許文献６）に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－２１７１８１号公報

【文献】特開２００１－１５８０１６号公報

【文献】国際公開第２０１４／０５０８８３号

【文献】国際公開第２０１４／０５０８８４号

【文献】特開２０１７－４２９１１号公報

【文献】特開２００４－１７４４４号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示の超硬合金製切断刃は、基部と、基部の延長線上に設けられ、最先端部である刃先を有する刃部とを備え、ビッカース硬度ＨＶが１２５０以上２０３０以下であり、刃渡り方向に直交する縦断面において、刃先を座標原点とし、刃先から基部に向かう方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向および刃渡り方向に直交する方向をＹ軸方向とし、刃部の外表面をＹＺ平面で表し、外表面の第一の点の座標を（Ｙ１，Ｚ１（＝１．００μｍ））としａ＝Ｚ１／（Ｙ１）^２で定義される定数ａと、外表面の第二の点の座標を（Ｙ２，Ｚ２（＝５．００μｍ））としｂ＝Ｚ２／（Ｙ２）^２で定義される定数ｂとの比率ｂ／ａが０．３０以上１．００以下であり、Ｚ１における刃部のＹ軸方向厚さＴ１が０．６０μｍ以上１．５０μｍ以下である。Ｔ１が０．６０μｍ以上０．９１μｍ以下において０．３０≦ｂ／ａ≦１．５２Ｔ１－０．６１であり、Ｔ１が０．９１μｍ以上１．０６μｍにおいて０．６４Ｔ１－０．２８≦ｂ／ａ≦１．５２Ｔ１－０．６１であり、Ｔ１が１．０６μｍ以上１．５０μｍにおいて０．６４Ｔ１－０．２８≦ｂ／ａ≦１．００である。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】図１は、実施の形態１に従った超硬合金製切断刃１の縦断面図である。

【図2】図２は、実施の形態２に従った超硬合金製切断刃１の縦断面図である。

【図3】図３は、実施の形態３に従った超硬合金製切断刃１の縦断面図である。

【図4】図４は、切断試験を説明するための装置の斜視図である。

【図5】図５は、図４中のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。

【図6】図６は、表１から３で示す各試料番号の超硬合金製切断刃１において、刃先１２１ｔから１．００μｍの位置（Ｚ＝Ｚ１＝１．００μｍ）の刃部１２０の厚みＴ１と、ｂ／ａとの関係を示すグラフである。

【図7】図７は、切断刃の欠けを示す顕微鏡観察写真（マイクロスコープ）観察像である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

[本開示が解決しようとする課題]
刃厚が薄いと、カット衝撃に刃先が耐えられず、チッピングが発生するという問題があった。刃厚が厚いと、切断抵抗が高く、断面品質悪くなり断面が荒れるという問題があった。

【0007】

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

【0008】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に従った超硬合金製切断刃１の縦断面図である。図１で示すように、超硬合金製切断刃１は刃渡り方向に延びる刃先１２１ｔを有する。図１は、刃渡り方向に直交する方向の縦断面である。平刃状の超硬合金製切断刃１は、図１に示すように基部１１０、および切断実行部である刃部１２０を有する。基部１１０と刃部１２０との間に連結部を有していてもよい。

【0009】

（材質）
超硬合金製切断刃１に用いた材質はタングステンカーバイドとコバルトを主成分とした超硬合金である。超硬合金に使用されるコバルトの含有率は３～２５質量％の範囲である。コバルトの含有率は５～２０％の範囲であることが好ましい。超硬合金中を構成する元素の組成の特定は、ＩＣＰ発光分光分析、Ｃｏ滴定によって行う。本開示における超硬合金とは主成分タングステンカーバイド、コバルトの他、粒度等の特性調整の為、クロム、バナジウム、タンタル、ニオブ等の元素を含む場合もある。超硬合金中のタングステンカーバイド結晶の大きさが０．１μｍ～４μｍであることが好ましい。結晶の大きさが２μｍ以下がより好ましい。

【0010】

また、超硬合金中のタングステンカーバイトの結晶粒成長抑制のための成分ＴａＣ（タンタルカーバイド）を有し、その含有率が０．１～２質量％であることが好ましい。結晶粒成長を抑制するための添加剤はＶ_８Ｃ_７（バナジウムカーバイド）、Ｃｒ_３Ｃ_２（クロムカーバイド）であってもよい。ＴａＣ、Ｖ_８Ｃ_７、Ｃｒ_３Ｃ_２の少なくとも一種類の置き替え、及び組み合わせる事ができる。その場合は各々の含有率が０．１～２質量％となる。

【0011】

超硬合金のビッカース硬度ＨＶは１２５０以上２０３０以下である。ビッカース硬度はビッカース硬さ試験機により測定する。ビッカース硬度が１２５０未満である場合、材質として耐変形性能が小さくなり、切断において重要視される耐座屈性、垂直切断性を満たすことがし難くなる。ビッカース硬度が２０３０を超えると、組織や刃先端部稜線が滑らかであっても高硬度であり欠けが発生し易くなる。また、欠け対策としては、材質だけでなく刃先先端形状が重要である。

【0012】

（形状）
超硬合金製切断刃１の形状は基本的に矩形の板形状である。板の最も短い辺を厚さとする。

【0013】

超硬合金製切断刃１は、基部１１０と、基部１１０の延長線上に設けられ、最先端部である刃先１２１ｔに向けて厚みが薄くなる形状を有する刃部１２０とを備える。

【0014】

基部１１０の厚さは一定であることが好ましい。基部１１０は、たとえば５０～１０００μｍの厚みがあり、切断される切断物の大きさにより必要とされる厚みが変わる。また切断を行う刃部１２０は基部１１０から延長される一辺に形成される。刃部１２０から基部１１０に向かう方向（Ｚ軸方向）の刃部１２０の寸法を刃部１２０の長さまたは高さと表す。刃渡り方向および刃部１２０の長さ方向に対して垂直な方向（Ｙ軸方向）の寸法を刃部１２０の厚みと表す。

【0015】

刃渡り方向に直交する縦断面において刃先から５．００μｍの範囲において刃部１２０の外形が外方向に凸１２０ｔの部分を有し、凸１２０ｔの部分は刃先１２１ｔおよび刃先１２１ｔからの長さ方向の距離がＺ２（５．００μｍ）の位置を結ぶ直線Ｓよりも外側に位置する。凸１２０ｔの部分が存在することで凸１２０ｔの部分が存在しないストレート形状の切断刃と比較して刃部１２０の強度を高くすることができる。

【0016】

外表面１２１ｓは湾曲した形状である。互いに対向する位置にある２つの外表面１２１ｓのなす角度は、刃先１２１ｔに近づくにつれて大きくなる。この実施の形態では、外表面１２１ｓは中心線Ｃに対して左右対称である。しかしながら、外表面１２１ｓは中心線Ｃに対して左右非対称であってもよい。刃先１２１ｔからの距離Ｚ１の点１２０１と、刃先１２１ｔからの距離Ｚ２の点１２０３とでは、外表面１２１ｓの傾斜が異なる。

【0017】

超硬合金製切断刃１の切断対象物は、たとえば、積層コンデンサ若しくは積層インダクタなどの焼成前のセラミックグリーンシート、金属箔、紙、繊維または、硬質樹脂などである。

【0018】

押切りによる切断の場合、切断対象物を押し広げながら切断する。切断対象物である、例えばセラミックグリーンシートであれば、素材硬度が高いものは切断刃への負荷が増加し、切断刃に欠けが発生し易くなっている。

【0019】

図１に示すように、Ｚ軸方向に超硬合金製切断刃１を下降し、切断を行う超硬合金製切断刃１においては、刃先に大きな負荷がかかる。薄刃で且つ２つの外表面１２１ｓがなす角度が小さい方、即ち鋭角とした場合、欠け（チッピングとも言う）が発生し易い。欠けが発生すると当然ながら切れ味は悪くなり、切断対象物の切断断面には傷がつき易くなり寿命となる。このような刃先１２１ｔ最先端部が極めて鋭角である場合、他の材料に比較し高硬度且つ靱性が低い超硬合金は、耐座屈性、耐摩耗性に優れるものの、特に欠け易い課題がある。

【0020】

本発明者は刃先１２１ｔの欠けを防止するために、刃部１２０の特定の点を通る二次関数に着目した。縦断面をＹＺ平面とし、刃先１２１ｔを座標原点（０，０）とする。原点と、第一の点（Ｙ１，Ｚ１（＝１．００μｍ））とを通る二次曲線Ｚ＝ａＹ^２の定数ａを求める。刃部１２０の外形が中心線Ｃ（座標原点を通るＺ軸）に対して左右対称形状である場合にはＹ１＝Ｔ１／２とする。刃部１２０の外形が中心線Ｃに対して左右非対称形状である場合には刃部１２０の外形上の点は（Ｙ１１，Ｚ１）と（Ｙ１２，Ｚ１）となる。Ｙ１１とＹ１２とを比較して絶対値の大きい方をＹ１とする。

【0021】

原点と、第二の点（Ｙ２，Ｚ２（＝５．００μｍ））とを通る二次曲線Ｚ＝ｂＹ^２の定数ｂを求める。刃部１２０の外形が中心線Ｃに対して左右対称形状である場合にはＹ２＝Ｔ２／２とする。刃部１２０の外形が中心線Ｃに対して左右非対称形状である場合には刃部１２０の外形上の点は（Ｙ２１，Ｚ２）と（Ｙ２２，Ｚ２）となる。Ｙ２１とＹ２２とを比較して絶対値の大きい方をＹ２とする。ａ＝Ｚ１／（Ｙ１）^２、およびｂ＝Ｚ２／（Ｙ２）^２によりａおよびｂを求める。

【0022】

ここで、ｂ／ａの値が０．３０以上、１．００以下である。０．３０未満の場合は、表裏２つの刃面から得られる刃先先端角度θが大きいことを示し、刃面での切断抵抗は大きくなり、切断時の押し広げる力が大きくなり、切断物に亀裂を生じさせるリスクがある。ｂ／ａが１．００を超える場合は刃先先端が比較的平であり、表裏２つの刃面から得られる刃先先端角度θが小さいことを示し、刃先先端の鋭利さは鈍くなりまた、切断時の衝撃が先端部に大きくかかり、欠け易いリスクがある。Ｚ１における刃部の厚さＴ１が０．６０μｍ以上１．５０μｍ以下である。Ｔ１が０．６０μｍ未満であれば刃部が薄くなり欠けやすいリスクがある。Ｔ１が１．５０μｍを超えると刃部が厚くなりすぎて切断抵抗が大きくなる。

【0023】

Ｔ１が０．６０μｍ以上０．９１μｍ以下において０．３０≦ｂ／ａ≦１．５２Ｔ１－０．６１であり、Ｔ１が０．９１μｍ以上１．０６μｍにおいて０．６４Ｔ１－０．２８≦ｂ／ａ≦１．５２Ｔ１－０．６１であり、Ｔ１が１．０６μｍ以上１．５０μｍにおいて０．６４Ｔ１－０．２８≦ｂ／ａ≦１．００である。この範囲外であれば、刃先の強度が小さくなり刃先に欠けが生じやすくなる、または、切断抵抗が大きくなり被切断物の切断面が粗くなる、などの不都合が生じる。

【0024】

Ｙが０からＹ２のすべての範囲において、刃部１２０の外表面１２１ｓは座標原点と点（Ｙ２，Ｚ２）とを結ぶ直線ｓよりも外側に位置する。

【0025】

本開示は、主に積層セラミックコンデンサのセラミックスグリーンシート（以下グリーンシートとも呼ぶ）などの切断対象物を押切り切断する平刃状切断刃に関する。ｂ／ａおよびＴ１を上述の範囲とすることで、高精度な切断加工、切断対象物への損傷の抑制、安定した切断対象物の形状の実現できる。また切断刃が長寿命であるなどの効果が得られる。

【0026】

ここで、超硬合金製切断刃は、切断に寄与する切断実行部即ち刃先部およびこの切断刃を切断装置に固定するために平行な面を有する基部（シャンクとも呼ぶ）を持つ形状である。より具体的な必要特性としては、切れ味よく、耐摩耗性があり、切断対象物に対する耐溶着性があり、座屈に対し強度があり、更に長寿命であることなどが求められている。

【0027】

切れ味に関しては、特に刃先の形状が重要とされ、被切断物への損傷をも考慮し、薄刃で且つ刃先先端の角度は小さい方（鋭角）がよい。しかし薄刃になるほど強度が悪化することは避けられない。そのため現在用いられている切断刃は刃先から基部までの間に一段又は複数段の角度を付けることにより、最先端の刃先角度を大きくするなどの工夫がされている。

【0028】

このような薄刃は、例えば高炭素鋼の他、超硬合金などの硬質材料が用いられている。しかし加工が容易ではなくその原因として、特に材質が硬質材料である場合、剛性はあるものの、難切削性であり且つ靱性が低く欠け易い。また製品使用時にも欠け易くなる。

【0029】

従来、上述の特性を満たすために種々の切断刃が提案されているが、欠け難い材質と刃先形状についての詳細な知見がなかった。

【0030】

また、縦断面において刃先に近づくにつれて刃部の幅が細くなるように外形が曲線形状とされることが好ましい。曲線形状は、単一の曲率半径を有するものであってもよく、複数の曲率半径を有する、いわゆる複合Ｒ形状であってもよい。

【0031】

縦断面において刃先に近づくにつれて刃部の幅が細くなるように外形が曲線形状とされることで、応力集中部位における欠けを最も効果的に抑制できる。

【0032】

本開示は、欠けに影響する因子である、上記、材質、および最先端部形状、即ち刃厚の組み合わせを最適化したものであり、これらを全て満たすことにより欠けが発生し易いことを見出したものである。

【0033】

また、耐欠け性に関しては、刃先１２１ｔが鋭利であることは切れ味良いが、欠け発生においてはリスクあり、このリスクをさらに軽減するためには刃部１２０先端部が曲面を有することが効果的である。刃先１２１ｔは切断継続するに従い摩耗することは明白であり、上述のｂ／ａおよびＴ１の範囲を満たし且つ丸みを持たせる方がより望ましい。

【0034】

基部１１０方向に形成する切断実行部である刃部１２０の刃面がひとつの刃面、また複数の刃面を有しても同様の効果が得られる。また、縦断面形状においてその外形が直線から成る場合、また一部に曲線を有していても同様の効果が得られる。

【0035】

刃部１２０を加工して上記の形状を得る方法は、たとえば、従来法と同様に砥石による研磨によりなされる。また微小曲面の形成手法としてブラスト手法を用いることができる。さらに、切断対象物より柔らかい、例えば研磨剤を分散させた粘度等を切断することで微小曲面を形成することができる。

【0036】

例えば、硬質材料粉を混合した硬質研磨剤入り固形物を超硬合金製切断刃１で切断することにより、硬質研磨剤入り固形物中の硬質材料と刃部１２０を接触させて加工を行い、刃部１２０を形成することができる。

【0037】

ここで、硬質研磨剤入り固形物としては、例えば、粘土質材料が挙げられる。また、硬質材料としてはダイヤモンド、Ｗ、Ｍｏ、ＷＣ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＢＮ等の粉末が例として挙げられる。

【0038】

これらの硬質材料の粉末粒径は、二次粒子の平均粒径がＦｓｓｓ（Fisher Sub-Sieve Sizer）粒度で１μｍ以下であるのが好ましい。特に仕上げとして硬質材料粒子の種類、サイズ、固形物への添加量並びに加工時間を調整して得ることができる。なお、超硬合金製切断刃１の製造方法は、上述のものに限定されない。

【0039】

（実施の形態２）
図２は、実施の形態２に従った超硬合金製切断刃１の縦断面図である。図２で示すように、実施の形態２に従った超硬合金製切断刃１においては、第二部分１２２は刃先１２１ｔからの距離がＺ２（５．００μｍ）を超える部分に存在する。

【0040】

（実施の形態３）
図３は、実施の形態３に従った超硬合金製切断刃１の縦断面図である。図３で示すように、高さＺ１近傍において、外表面１２１ｓの傾斜が不連続に変化する点が存在する点において、実施の形態１に従った超硬合金製切断刃１と異なる。

【0041】

[本開示の実施形態の詳細]
（実施例１）
図４は、切断試験を説明するための装置の斜視図である。図５は、図４中のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。試験に用いる超硬合金製切断刃１（平刃状切断刃）は、刃渡り方向（Ｘ軸方向）４０ｍｍ、基部厚さ（Ｙ軸方向）０．１ｍｍ、刃高さ（Ｚ軸方向）２２．０ｍｍであり、切断実行部の刃加工高さ（刃部１２０のＺ軸方向高さ）２．０ｍｍとした。材質は炭化タングステンおよびコバルトを基本組成としており、炭化クロム、炭化バナジウム、および炭化タンタル等の金属炭化物を添加剤として炭化タングステンの粒径を調整、更にコバルト添加量を調整して超硬合金の焼結体を得た。一例としてビッカース硬度１５８０の超硬合金素材を使用した。硬度を変更するには炭化タングステンの粒径調整とコバルトの添加量を調整し行った。

【0042】

＜研磨＞
製造された焼結体はダイヤモンド砥石を用いた研削機により厚さ１００μｍ、刃高さ２２ｍｍ、長さ４０ｍｍの板形状に削り出し先端刃部加工用の素材とした。

【0043】

＜刃付け＞
続いて上記素材を用いて先端刃部の形成加工行った。形成加工に於いてはダイヤモンド円筒砥石を使用した専用の研削機を用い角度調整可能な専用のワークレストに素材を固定して加工を行った。刃部が２段である場合には、加工は素材長辺長さ４０ｍｍ方向の一辺に対して最も先端にある先端角を持つ第一部分１２１、それに連なり配置され基部１１０に連続する第二部分１２２を有する刃部１２０を形成した。

【0044】

＜平面の外表面成形＞
図２で示すような平面の外表面１２２ｓを形成するためには、円筒砥石を用いて最先端部に対して凸形状加工を両面に施した。

【0045】

＜凸湾曲の外表面成形＞
図１で示すような凸湾曲面である外表面１２１ｓを形成するためには、炭化タングステンとコバルトをパラフィンなどのバインダーでプレス成型し長さ５０ｍｍ－幅５０ｍｍ－高さ３０ｍｍのブロック状にし、そのブロックに刃先を高速で連続的に押し付け凸型形状を成形した。凸の大きさを調整するには押し付け速度、角度、深さにより調整を行った。凸形状の形成にあたっては非常に精密な加工である為、切断メディアとなる炭化タングステン粒子や押し付け速度、深さなどの緻密な研削条件の設定が非常に肝要である。

【0046】

外表面１２１ｓ，１２２ｓの算術平均粗さＳａ（算術平均高さＩＳＯ２５１７８）は０．０２μｍ以下とした。外表面１２１ｓ，１２２ｓの算術平均粗さＳａは、白色干渉計を用いた非接触式の面粗さ測定装置を用いて測定する。具体的には、Ｚｙｇｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の非接触三次元粗さ測定装置（Nexview（登録商標））を用い、上記縦断面における測定範囲を、Ｘ方向に０．１５ｍｍ、Ｚ方向に０．０５ｍｍとする。測定視野は、ズームレンズの倍率を２倍、対物レンズの倍率を５０倍とした。

【0047】

＜断面確認＞
断面確認を日本電子社製のショットキー電界放出形走査電子顕微鏡ＪＳＭ－７９００Ｆを用いて１０,０００倍にて撮像し、機械座標と測長機能を活用し、刃先１２１ｔから１．００μｍおよび５．００μｍの部分の刃厚（刃部１２０の厚み）を測定した。ビッカース換算硬さは、フィッシャー・インストルメンツ社製ＰＩＣＯＤＥＮＴＯＲ ＨＭ５００を用いて測定した。それらの結果を表１から３に示す。

【0048】

【表1】

【0049】

【表2】

【0050】

【表3】

【0051】

表１から３における「硬度ＨＶ」とは超硬合金製切断刃１のビッカース硬度をいう。
「Ｔ１（μｍ）」とは刃先１２１ｔからＺ軸方向に１．００μｍの位置（Ｚ＝Ｚ１）における刃部１２０のＹ軸方向の厚みをいう。「Ｔ２（μｍ）」とは刃先１２１ｔからＺ軸方向に５．００μｍの位置（Ｚ＝Ｚ２）における刃部１２０のＹ軸方向の厚みをいう。

【0052】

「定数ａ」とは外表面の第一の点の座標を（Ｙ１，Ｚ１（＝１．００μｍ））としたときに、ａ＝Ｚ１／（Ｙ１）^２で定義される定数をいう。「定数ｂ」とは外表面の第二の点の座標を（Ｙ２，Ｚ２（＝５．００μｍ））としたときに、ｂ＝Ｚ２／（Ｙ２）^２で定義される定数をいう。「ｂ／ａ」とは定数ｂを定数ａで割った値をいう。「図」とは各試料の形状に対応する図面を示す。すべての試料において、座標原点から点１２０３の間において、直線Ｓよりも外側に位置する凸１２０ｔが存在することを確認した。さらに、座標原点から点１２０３の間において、すべての外表面１２１ｓが直線Ｓよりも外側に位置することを確認した。

【0053】

図６は、表１から３で示す各試料番号の超硬合金製切断刃１において、刃先１２１ｔから１．００μｍの位置（Ｚ＝Ｚ１＝１．００μｍ）の刃部１２０の厚みＴ１と、ｂ／ａとの関係を示すグラフである。各表における「座標位置」とは、図６における各試料の座標位置を示す。

【0054】

切断評価試験は、均一な組成と硬度に着目して、切断対象物は一般的に入手可能な塩ビ板とした。厚みが０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の粘着シートを用いて固定した。また、粘着シートは、押切切断時に刃先最先端部が切断対象物を支持するテーブルと接触して欠けることを防ぐ機能を有している。切断対象物においては、Ｘ軸方向の幅が３０ｍｍ、Ｚ軸方向の厚さが０．５ｍｍ、である。切断速度は、Ｚ軸方向に３００ｍｍ／ｓとした。

【0055】

本テストの条件（図４および図５）
ワーク材質：塩化ビニル板１００ 厚み０．５ｍｍ、幅２９０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、ビッカース換算硬さＨＶが１５
テスト装置：牧野フライス製作所製マシニングセンタＶ５５（ステージ２００４）にキスラー製切削動力計９２５５（切削動力計２００３）をセットしたもの
ワークセット：下から厚み１０ｍｍのアクリル板２００２、厚み１ｍｍの両面粘着シート２００１、ワークとしての塩化ビニル板１００を積層した。

【0056】

切断条件：切断速度３００ｍｍ／秒、押込み量０．５５ｍｍ、長手方向のワークと刃角度±０．５°、ワークと刃断面角度９０°±０．５°、切断回数１００回（２．５ｍｍ間隔）
図４および５に示すような装置にて、チャック３００１，３００２により超硬合金製切断刃１を保持した。超硬合金製切断刃１の降下速度を３０ｍｍ/秒として連続的に切断した。ここで連続的に切断するために切断対象物である塩化ビニル板１００の同じ位置を切断しないように、超硬合金製切断刃１が上昇するたびに切断位置が移動できるようにした。

【0057】

上記切断を１００回行った後の刃先の状態を、刃渡り方向全体の欠けの発生数により評価した。カウントする欠けの定義は、刃先の稜線部において、欠けの幅１０μｍ以上、又は深さ３μｍを超えた場合のいずれかを欠け（図７）としてカウントした。

【0058】

図７は、切断刃の欠けを示す顕微鏡観察写真（マイクロスコープ）観察像である。欠けの測定方法では、１００回押切切断した後の４０ｍｍの刃渡り全面を倍率１０００倍にて測定顕微鏡観察にて行った。具体的には、オリンパス製の測定顕微鏡（ＳＴＭ６－ＬＭ）に、５０倍の接眼レンズおよび２０倍の対物レンズを取り付け、切断刃（ＸＺ面）を平面に置く。図７の切断刃の刃先１２１ｔと測定ステージが平行になるように注意する。刃先１２１ｔに焦点を合わせ、測定器のＸ軸方向の基準線に欠け１２１ｋの両端に位置する刃先１２１ｔを合わせ、Ｙの測定値を「０」とし、基準にする。図７のＸ軸方向の基準線と欠け１２１ｋの端との交わる２点の間の距離を欠け１２１ｋの幅とする。Ｘ軸から測定して欠け１２１ｋのＹ方向に一番低い箇所を欠け１２１ｋの深さとする。この時、幅１０μｍ以上、深さ３μｍ以上のいずれか一方でも該当した場合に刃先に欠け１２１ｋが発生したと定義した。

【0059】

刃先１２１ｔの欠けが５個以内の場合の評価を「Ａ」とし、欠けが６から２０個の場合の評価を「Ｂ」とし、欠けが２０個を超える場合の評価を「Ｃ」とした。

【0060】

切断面状態については、切断面評価は、１００回目の切断品に対し、切断面を５０倍にて拡大撮影し、切断方向の３０μｍ以上の長さの傷の数を数えた。評価は３段階とし、１０ヶ以下を「Ａ」、１１ヶ以上２０ヶ以下を「Ｂ」、２０ヶ超えを「Ｃ」として評価した。

【0061】

切断評価の結果を図６に示す。横軸に表１から３におけるＴ１、縦軸にｂ／ａを示している。五角形の実線で囲まれた範囲、具体的には、Ｔ１が０．６０μｍ以上０．９１μｍ以下において０．３０≦ｂ／ａ≦１．５２Ｔ１－０．６１であり、Ｔ１が０．９１μｍ以上１．０６μｍにおいて０．６４Ｔ１－０．２８≦ｂ／ａ≦１．５２Ｔ１－０．６１であり、Ｔ１が１．０６μｍ以上１．５０μｍにおいて０．６４Ｔ１－０．２８≦ｂ／ａ≦１．００の範囲が効果を発揮する範囲である。この範囲において表１から３における「刃先の欠けの状態」および「切断面性状」において「Ａ」の結果が得られていることが分かる。

【0062】

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請求の範囲によって示され、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。

【符号の説明】

【0063】

１ 超硬合金製切断刃、１００ 塩化ビニル板、１１０ 基部、１２０ 刃部、１２０ｔ 凸、１２１ 第一部分、１２１ｋ 欠け、１２１ｓ，１２２ｓ 外表面、１２１ｔ 刃先、１２２ 第二部分、２００１ 両面粘着シート、２００２ アクリル板、２００３、 切削動力計、２００４ ステージ、３００１，３００２ チャック。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】