特許 7449829 切削ブレード及び切削ブレードの製造方法

(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】2024-03-06

(45)【発行日】2024-03-14

(54)【発明の名称】切削ブレード及び切削ブレードの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B24D 5/12 20060101AFI20240307BHJP

   B24D 3/06 20060101ALI20240307BHJP

   B24D 3/00 20060101ALI20240307BHJP

   B24D 11/06 20060101ALI20240307BHJP

   B26D 1/46 20060101ALI20240307BHJP

   B23D 61/12 20060101ALI20240307BHJP

   B23D 61/02 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

B24D5/12 Z

B24D3/06 B

B24D3/00 340

B24D11/06 Z

B24D3/00 310F

B26D1/46 502A

B23D61/12 B

B23D61/02 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020151053

(22)【出願日】2020-09-09

(65)【公開番号】P2022045451

(43)【公開日】2022-03-22

【審査請求日】2023-06-20

(73)【特許権者】

【識別番号】390014672

【氏名又は名称】株式会社アマダ

(73)【特許権者】

【識別番号】504279326

【氏名又は名称】株式会社アマダマシナリー

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】松田 雄策

(72)【発明者】

【氏名】酒井 秀彦

(72)【発明者】

【氏名】松田 正豊

(72)【発明者】

【氏名】堀川 健次

(72)【発明者】

【氏名】谷嶋 利幸

(72)【発明者】

【氏名】嶌本 年宏

【審査官】須中 栄治

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５９－１２４５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２００５－００５１０１０（ＫＲ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３１１７７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭６０－１６１０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－０６５６６７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０１５１５５４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｄ３／００－９９／００

Ｂ２３Ｄ４５／００－６５／０４

Ｂ２６Ｄ１／２５－１／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状の胴部と、
前記胴部の端面に形成されたロウ材による第１溶着層と、
前記第１溶着層に重ねられて形成され複数の砥粒を保持した第１めっき層と、
前記第１めっき層に重ねられて形成されたロウ材による第２溶着層と、
前記第２溶着層に重ねられて形成され複数の砥粒を保持した第２めっき層と、
を備えた切削ブレード。

【請求項2】

前記第１溶着層及び前記第１めっき層は、前記胴部の第１の面の側に延出し、
前記第２溶着層及び前記第２めっき層は、前記胴部の前記第１の面とは反対側の第２の面の側に延出していることを特徴とする請求項１記載の切削ブレード。

【請求項3】

前記第１溶着層及び前記第２溶着層は、銀ロウ材であることを特徴とする請求項１記載の切削ブレード。

【請求項4】

前記胴部は、ループ状に形成されたバンドソーブレードの胴部、又は円盤状に形成されたソーブレードの胴部であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の切削ブレード。

【請求項5】

前記胴部は、円盤状であって周縁部に貫通孔を有し、
前記第１溶着層は、前記貫通孔に進入した係合部を形成していることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の切削ブレード。

【請求項6】

板状の胴部と、
前記胴部の一縁部に所定のピッチで取り付けられた複数のチップユニットと、を有する切削ブレードの製造方法であって、
ロウ材の箔の一面に複数の砥粒を保持するめっき層を形成してベース基本体とするめっき工程と、
前記ベース基本体を、前記一面が外側となるよう折り曲げ部と平状部とを有する断面Ｌ字状に曲げ加工してチップ体とする曲げ加工工程と、
一つの前記チップ体の折り曲げ部を、前記胴部の一面側から前記一縁部の端部に載せ、別の前記チップ体の折り曲げ部を前記胴部の他面側から前記一つの前記チップ体の折り曲げ部に重ねて載せるチップ体の重ね合わせ工程と、
前記ロウ材の融点を超え前記めっき層の融点未満の温度に昇温し、その後常温に降温させて、前記ロウ材によって前記一つのチップ体のめっき層を、前記胴部と前記別のチップ体の前記めっき層とに溶着する昇温工程と、
を含むことを特徴とする切削ブレードの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、切削ブレード及び切削ブレードの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ソーブレード及びバンドソーブレードなどの切削ブレードにおいて、縁部に硬質砥粒を固着したものが知られている。例えば、特許文献１には、スチールベルトの胴部の縁部に、ダイヤモンドなどの硬質の砥粒が電着により固定されたバンドソーブレードが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３２９８８３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載されたバンドソーブレードのように、硬質の砥粒を胴部の縁部に電着によって固定すると、縁部には砥粒が単層で形成される。そのため、切削ブレードとして初期の良好な切削性が長期間維持できず寿命が比較的短い。
また、硬質の砥粒を胴部の縁部に電着で固着するための製造設備として、電着のための大型の電解槽が必要であると共に電解液の処理費用も生じ、事業者にとって設備投資及びその維持費用などのコスト負担が大きい。

【0005】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、初期の良好な切削性能が長期間維持され、事業者のコスト負担が少ない切削ブレード及び切削ブレードの製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明は次の構成を有する。
１） 板状の胴部と、
前記胴部の端面に形成されたロウ材による第１溶着層と、
前記第１溶着層に重ねられて形成され複数の砥粒を保持した第１めっき層と、
前記第１めっき層に重ねられて形成されたロウ材による第２溶着層と、
前記第２溶着層に重ねられて形成され複数の砥粒を保持した第２めっき層と、
を備えた切削ブレードである。
２） 前記第１溶着層及び前記第１めっき層は、前記胴部の第１の面の側に延出し、
前記第２溶着層及び前記第２めっき層は、前記胴部の前記第１の面とは反対側の第２の面の側に延出していることを特徴とする１）に記載の切削ブレードである。
３） 前記第１溶着層及び前記第２溶着層は、銀ロウ材であることを特徴とする１）に記載の切削ブレードである。
４） 前記胴部は、ループ状に形成されたバンドソーブレードの胴部、又は円盤状に形成されたソーブレードの胴部であることを特徴とする１）～３）のいずれか一つに記載の切削ブレードである。
５） 前記胴部は、円盤状であって周縁部に貫通孔を有し、
前記第１溶着層は、前記貫通孔に進入した係合部を形成していることを特徴とする１）～３）のいずれか１つに記載の切削ブレードである。
６） 板状の胴部と、
前記胴部の一縁部に所定のピッチで取り付けられた複数のチップユニットと、を有する切削ブレードの製造方法であって、
ロウ材の箔の一面に複数の砥粒を保持するめっき層を形成してベース基本体とするめっき工程と、
前記ベース基本体を、前記一面が外側となるよう折り曲げ部と平状部とを有する断面Ｌ字状に曲げ加工してチップ体とする曲げ加工工程と、
一つの前記チップ体の折り曲げ部を、前記胴部の一面側から前記一縁部の端部に載せ、別の前記チップ体の折り曲げ部を前記胴部の他面側から前記一つの前記チップ体の折り曲げ部に重ねて載せるチップ体の重ね合わせ工程と、
前記ロウ材の融点を超え前記めっき層の融点未満の温度に昇温し、その後常温に降温させて、前記ロウ材によって前記一つのチップ体のめっき層を、前記胴部と前記別のチップ体の前記めっき層とに溶着する昇温工程と、
を含むことを特徴とする切削ブレードの製造方法である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、初期の良好な切削性能が長期間維持され、事業者のコスト負担が少ない、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の実施の形態に係る切削ブレードの実施例である切削ブレード９１を示す図であり、（ａ）は切削ブレード９１の第１の例であるバンドソーブレード９２の部分正面図、（ｂ）は切削ブレード９１の第２の例であるソーブレード９３の部分正面図である。

【図2】図２は、切削ブレード９１が有するチップユニット１１ｓのベース１１の素材であるベース素材１１Ｐを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【図3】図３は、ベース素材１１Ｐを含むベース基本体１１ｐｔを示す断面図である。

【図4】図４は、ベース基本体１１ｐｔを折り曲げて得られたチップユニット１１ｓを示す断面図である。

【図5】図５は、バンドソーブレード９２の製造方法における第１の工程図である。

【図6】図６は、バンドソーブレード９２の製造方法における第２の工程図であって図５におけるＳ６－Ｓ６位置での断面図である。

【図7】図７は、図５におけるＳ６－Ｓ６位置での断面図である。

【図8】図８は、ソーブレード９３の変形例であるソーブレード９４の胴部９４１を示す部分正面図である。

【図9】図９は、ソーブレード９４を示す部分正面図である。

【図10】図１０は、図９におけるＳ１０－Ｓ１０位置での断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（実施例）
図１は、本発明の実施の形態に係る切削ブレードの実施例である切削ブレード９１を示す図であり、（ａ）は切削ブレード９１の第１の例であるバンドソーブレード９２、（ｂ）は切削ブレード９１の第２の例であるソーブレード９３を示す部分正面図である。

【0010】

バンドソーブレード９２はループ状の切削ブレード９１である。
バンドソーブレード９２は、帯状の胴部９２１における直状の一縁部に、切削部９２４を有する。
切削部９２４には、弧状に抉られた凹部９２２と相対的に突出して残る部分の凸部９２３とが、所定のピッチＰａで繰り返し形成されている。ピッチＰａは、例えば２０ｍｍである。凸部９２３には、チップユニット１が取り付けられている。

【0011】

ソーブレード９３は、円盤状の切削ブレード９１であって、円盤状の胴部９３１における周縁部に切削部９３４を有する。
切削部９３４は、弧状に抉られた凹部９３２と相対的に突出して残る部分の凸部９３３とが、所定の等角度ピッチθａで繰り返し形成されている。等角度ピッチθａは例えば１８°である。凸部９３３には、チップユニット１が取り付けられている。

【0012】

チップユニット１は、図４に示されるチップ体１１ｓを複数組み合わせて一体化したものである。バンドソーブレード９１及びソーブレード９２では、二つのチップ体１１ｓが重ね合わされて一体化されている。
チップ体１１ｓは、断面がＬ字状となるように折り曲げ形成された箔材のベース１１と、ベース１１の一面側に形成されためっき層１２と、めっき層１２に埋め込まれてベース１１と一体的に固定された複数の砥粒１３とを有する。

【0013】

バンドソーブレード９２の製造方法におけるチップ体１１ｓの形成方法を、図２及び図３を参照して説明する。図２は、最終的にベース１１となるベース素材１１Ｐを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
まず、図２に示される矩形のベース素材１１Ｐを用意する。ベース素材１１Ｐは、ロウ材の箔である。具体的には、ベース素材１１Ｐは、長さが約１０ｍｍ、幅が約５ｍｍ、厚さが約０．１ｍｍの長方形の銀ロウの箔である。
砥粒として、例えば、粒度＃８０（平均粒径約０．２ｍｍ）のダイヤモンドの砥粒１３を用意する。

【0014】

次に、電解めっき槽の電解めっき液中に、ベース素材１１Ｐを浸漬し、治具などによってベース素材１１Ｐの一面の側に砥粒１３が所定の密度で接触又は近接した状態として電気ニッケルめっきを施すめっき工程を実行する。
形成するめっき層１２の厚さは、約０．１５ｍｍとする。ベース素材１１Ｐの他面側は、めっき層が形成されないようにマスキング処理をしておく。

【0015】

このめっき処理によって、図３に示されるように、ベース素材１１Ｐの一面側に形成されたニッケルのめっき層１２と、めっき層１２の中に埋め込まれ先端側が突出して一部が露出した砥粒１３と、を有する平板状のベース基本体１１ｐｔが形成される。

【0016】

次に、ベース基本体１１ｐｔの長手方向の一端側を直角に折り曲げて、図４に示されるような、折り曲げ部１１ａを形成する曲げ加工工程を実行する。
この加工により、折り曲げ部１１ａと、元来の平状部１１ｂとを有する断面形状がＬ字状のチップ体１１ｓが形成される。折り曲げ部１１ａの内法である長さＬ１１は、バンドソーブレード９２の胴部９２１における、図５に示される厚さｔ９２とほぼ同じとされる。厚さｔ９２は、例えば０．８ｍｍである。

【0017】

図５は、チップ体１１ｓを胴部９２１に取り付けた状態を示している。
図５に示されるように、胴部９２１の一方の表面を第１面ｓｆ１とし、他方の表面を第２面ｓｆ２とする。胴部９２１は、端部同士が接合されてループ状となっている。

【0018】

図５に示されるように、一つの凸部９２３に、二つのチップ体１１ｓの折り曲げ部１１ａが重ね合わされたチップ積層体１Ｐが仮止めされた状態とする。仮止めは、仮止めする部材間にフラックスを介在させて行う。
図５に示されるように、胴部９２１の複数の凸部９２３にチップ積層体１Ｐが仮止めされた状態の中間体を、チップユニット１の製造中間体１Ｍと称する。

【0019】

次に、製造中間体１Ｍを、銀ロウ材であるベース１１の融点以上、かつニッケルの融点未満である温度Ｔａに昇温し、所定の時間ｔｍだけ維持し、その後常温まで、自然に又は強制的に降温させる、という昇温工程を実行する。
銀ロウ材の融点は、概ね７００℃前後であり、ニッケルの融点は約１４００℃である。そのため、温度Ｔａは、例えば７００～８００℃程度とされる。また、温度Ｔａで維持する時間ｔｍは、例えば５～１５秒である。
以下、製造中間体１Ｍを常温から昇温し、温度Ｔａで時間ｔｍだけ維持した後、常温に降温させる処理を、昇温処理と称する。
昇温処理によってベース１１は溶融した後、凝固する。

【0020】

昇温処理では、図６に示されるように、胴部９２１に対しチップ積層体１Ｐが密着するように治具８１ｓ及び治具８１ｔによって押圧されて保持される。
詳しくは、チップ積層体１Ｐは、胴部９２１の厚さ方向には、平状部１１ｂが胴部９２１に対し治具８１ｓで圧縮するように押圧される。また、チップ積層体１Ｐは、胴部９２１の端面９２１ｔに対して、二つのチップ体１１ｓの重なった二つの折り曲げ部１１ａが押し付けられるように治具８１ｔで押圧される。

【0021】

図７に示されるように、昇温処理によって、胴部９２１に接触しているベース１１は、溶融した後に凝固し、胴部９２１に溶着する。
昇温処理によって、ニッケルのめっき層１２と接触しているベース１１は、溶融状態でめっき層１２に形成された空隙、及び、ベース１１との境界面に存在する凹部或いは微小のクラックに進入して凝固する。これにより、ベース１１におけるめっき層１２との境界側の部分は、実質的にニッケルと銀ロウとが混在して一体化した混在層１５となっている。

【0022】

特に、胴部９２１の端面９２１ｔに重ね合わされた内側及び外側の折り曲げ部１１ａ，１１ａのうちの、外側の折り曲げ部１１ａのベース１１は、溶融して内側及び外側の両方の折り曲げ部１１ａの砥粒１３とめっき層１２との間の隙間や微小のクラックに進入した部分である混在層１５１，１５２を含んで凝固する。
そのため、内側の折り曲げ部１１ａのめっき層１２と外側の折り曲げ部１１ａのめっき層１２とは、より強固に一体化する。
これにより、チップ積層体１Ｐのベース１１は、胴部９２１に良好に溶着すると共にめっき層１２とも良好に一体化する。
このようにして、二つのチップ体１１ｓが重ねられて一体化したチップユニット１が、凸部９２３に設けられる。

【0023】

上述のチップ体１１ｓを複数用いたチップユニット１の取付方法は、バンドソーブレード９２の凸部９２３に対してのみならず、ソーブレード９３の凸部９３３に対しても同様に適用できる。
これにより、切削ブレード９１の第１の例として図１（ａ）に示されるチップユニット１を有するバンドソーブレード９２が得られ、第２の例として図２（ｂ）に示されるチップユニット１を有するソーブレード９３を含む切削ブレード９１が得られる。

【0024】

図７を参照して、昇温処理後のチップユニット１について、断面の層構造の観点から詳述する。
胴部９２１は板状であって、胴部９２１の端面９２１ｔにおいて、銀ロウなどのロウ材によってベース１１が溶融凝固した第１溶着層１１１が形成されている。
第１溶着層１１１の外側には、複数の砥粒１３を保持しためっき層１２である第１めっき層１２１が重ねて形成されている。
第１めっき層１２１の外側には、銀ロウなどのロウ材によってベース１１が溶融凝固した第２溶着層１１２が重ねて形成されている。
第２溶着層１１２の外側には、複数の砥粒１３を保持しためっき層１２である第２めっき層１２２が重ねて形成されている。

【0025】

また、図７に示されるように、第１溶着層１１１及び第１めっき層１２１は、胴部９２１の一方の面（第１の面）である第１面ｓｆ１側に延出し、第２溶着層１１２及び第２めっき層１２２は、一方の面（第１の面）の反対側である他方の面（第２の面）である第２面ｓｆ２側に延出している。

【0026】

バンドソーブレード９２は、胴部９２１の端面９２１ｔ側に砥粒１３の層に相当するめっき層１２が、第１めっき層１２１及び第２めっき層１２２の二層に形成されており、ソーブレード９３についても同様である。このように、切削ブレード９１は、ブレードの端面側に砥粒１３の層に相当するめっき層１２を二層有し、切削性が長期に維持され耐久性に優れる。

【0027】

バンドソーブレード９２は、側面となる第１面ｓｆ１及び第２面ｓｆ２には砥粒１３の層に相当するめっき層１２を一層のみ有し、ソーブレード９３についても同様である。このように、切削ブレード９１は、ブレードの側面側に砥粒１３を層に相当するめっき層１２を一層のみ有する。
そのため、切削ブレード９１は、切削幅が広くならず、被削材の無駄な切削を抑制することができる。

【0028】

本発明の実施例は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよい。

【0029】

ソーブレード９３は、変形例として、図９に示される、周縁部に複数の貫通孔９４４を有するソーブレード９４であってもよい。
図８は、ソーブレード９４の胴部９４１示す部分平面図であり、図９は、胴部９４１に複数のチップユニット１を取り付けたソーブレード９４を示す部分平面図である。
ソーブレード９４は、チップユニット１が貫通孔９４４を少なくとも一つ塞ぐように取り付けられている。

【0030】

図１０は、図９のＳ１０－Ｓ１０位置での断面図である。
図１０に示されるように、ソーブレード９４は、チップユニット１を構成するチップ体１１ｓを溶着する際の昇温処理において、溶融したベース１１が貫通孔９４４の内部に進入し、その後の冷却による凝固で、貫通孔９４４に引っ掛かった係合部１１ｋを形成する。
これにより、チップユニット１と胴部９４１とがより強固に一体化し、チップユニット１の脱落等の発生の虞が低減するので、ソーブレード９４の品質及び信頼性が向上する。

【0031】

複数の貫通孔９４４を有するソーブレード９４は、乾式切削時には貫通孔９４４内に空気が流通してソーブレード９３を冷却し、湿式切削時には同様の冷却及び切粉の排出を促進するという効果が得られる。

【0032】

バンドソーブレード９２の胴部９２１の材質及び寸法、並びに、ソーブレード９３，９４の胴部９３１，９４１の材質及び寸法は、限定されない。
チップ体１１ｓのベース１１のロウ材の材質も限定されない。めっき層１２はニッケルめっきでなくてもよく、少なくともベース１１の融点よりもめっき層１２を形成する金属の融点が高ければよい。
砥粒１３は、ダイヤモンド砥粒でなくてもよく、セラミック砥粒など他の素材の砥粒であってもよい。また、いずれの素材の砥粒においても粒度は限定されない。

【0033】

チップユニット１として、二つのチップ体１１ｓを重ね合わせた構成を例示したが、三つ以上のチップ体１１ｓを同様に重ね合わせた構成とされていてもよい。

【符号の説明】

【0034】

１ チップユニット
１Ｍ 製造中間体
１Ｐ チップ積層体
１１ ベース
１１ａ 折り曲げ部
１１ａ１ 内面
１１ｂ 平状部
１１ｋ 係合部
１１ｐ ベース素材
１１ｐｔ ベース基本体
１１ｓ チップ体
１１１ 第１溶着層
１１２ 第２溶着層
１２ めっき層
１２１ 第１めっき層
１２２ 第２めっき層
１３ 砥粒
１５ ，１５１，１５２ 混在層
９１ 切削ブレード
９２ バンドソーブレード
９２１ 胴部
９２１ｔ 端面
９２２ 凹部
９２３ 凸部
９２３ａ 端面
９２４ 切削部
９３，９４ ソーブレード
９３１，９４１ 胴部
９３２ 凹部
９３３ 凸部
９３４ 切削部
９４４ 貫通孔
Ｌ１１ 長さ
Ｐａ ピッチ
ｓｆ１ 第１面
ｓｆ２ 第２面
Ｔａ 温度
ｔｍ 時間
ｔ９２ 厚さ
θａ 等角度ピッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】