JP2015123574A

JP2015123574A - カッター

Info

Publication number: JP2015123574A
Application number: JP2013272234A
Authority: JP
Inventors: 神田　保之; Yasuyuki Kanda; 保之神田; 清重古川; Kiyoshige Furukawa; 孝三大橋; Kozo Ohashi; 利生魚住; Toshio Uozumi
Original assignee: Kanefusa Corp
Current assignee: Kanefusa Corp
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-07-06
Also published as: WO2015098360A1

Abstract

【課題】耐久性に優れた切削刃を備えたカッターを提供する。
【解決手段】カッター１０は、台金１２の外周に周方向に間隔をあけて複数設けられた切削刃２２を有し、両側面２４,２４のアサリ角δが負に設定された切削刃２２によりワークにＶ字状の溝を切削するようになっている。切削刃２２は、カッターの外径が最大となる位置のすくい角(α)が、０°または負の角度に設定されている。また、切削刃２２には、すくい面２８の片方の側縁が利き刃３２になるようにリード角が設定されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、Ｖ字状の溝を切削するカッターに関するものである。

樹脂、アルミニウムや銅などの板材であるプリント基板に、Ｖ字状の溝を切削するために、円盤状の台金の外周縁部にチップがろう付けされたチップソーが用いられている(例えば、特許文献１参照)。特許文献１のチップ５０(図６参照)は、両側面５２,５２が半径方向外側に向かうにつれて互いに近づくように傾斜(アサリ角＜０°)する山形に形成されている。そして、チップ５０は、１０°〜２０°の範囲の正のすくい角αに設定されたすくい面５４の側縁に設定された利き刃によって、プリント基板(ワーク)Ｗを切削するようになっている。

特開２０１２−８６３５３号公報

図６に示すように、チップソーは、チップ５０のすくい面５４が正の角度で設定されていると、切削に際してワークＷに侵入したチップ５０の先端(刃先)５０ａが回転方向前側に先行するようになり、これによりチップ５０の先端５０ａに負荷がかかってしまう。前述のようにＶ字状の溝Ｗａを形成するためにチップ５０の先端５０ａが山形に尖っていることから、チップ５０の先端５０ａに負荷がかかると該先端５０ａが欠け易いといった難点があり、チップ５０の耐久性の向上が求められている。

すなわち本発明は、従来の技術に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、耐久性に優れた切削刃を備えたカッターを提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明のカッターは、
円板体の外周に周方向に間隔をあけて複数設けられた切削刃を有し、両側面のアサリ角が負に設定された切削刃によりＶ字状の溝を切削するカッターにおいて、
前記切削刃は、該カッターの外径が最大となる位置のすくい角が、０°または負の角度に設定されたことを要旨とする。
請求項１に係る発明によれば、切削刃を０°または負のすくい角で設定することで、切削刃の先端への負荷を軽減することできる。従って、切削刃の先端の欠けを抑制して、切削刃の寿命を向上することができる。

請求項２に係る発明では、前記切削刃は、すくい面における片方の側縁が利き刃になるように、該すくい面のリード角が正の角度で設定され、
周方向に隣り合う切削刃は、互いにリード方向が異なることを要旨とする。
請求項２に係る発明によれば、切削刃においてすくい面の片側の側縁が利き刃になるようにリード角を設定することで、被削材を切削した際にバリの発生を抑制し得る。また、カッターは、回転方向に隣り合う切削刃が、互いにリード方向が異なっているから、該カッターの振動を抑えて、被削材を安定して切削することができる。

請求項３に係る発明では、前記円板体の外周には、前記切削刃が設けられたチップが接合される段引き部が、同一形状で周方向に離間して複数設けられ、
前記チップは、該チップの根元側面とすくい面とが斜めに交差すると共に、該根元側面と前記円板体の側面とが揃うように形成されたことを要旨とする。
請求項３に係る発明によれば、チップの根元側面と円板体の側面とが揃うように構成されているので、チップを接合する際にカッターの回転軸方向の位置決めが容易になる。また、円板体に設けられた段引き部にチップを接合するので、チップの接合面積を確保することができる。

請求項４に係る発明では、前記切削刃は、該カッターの外径が最大となる前記位置に連なる第１の外周逃げ面と、この第１の外周逃げ面の回転方向後側に連ねて該第１の外周逃げ面より外周逃げ角が大きく設定された第２の外周逃げ面とを備えたことを要旨とする。
請求項４に係る発明によれば、外周逃げ面を第１の外周逃げ面とこの第１の外周逃げ面よりも外周逃げ角を大きく設定した第２の外周逃げ面とで構成することで、第１の外周逃げ面の外周逃げ角を小さく設定することが可能となる。これにより、切削刃の先端の剛性を向上させることができるから、切削刃の先端の欠けをより好適に抑制し得る。

本発明に係るカッターによれば、切削刃の耐久性に優れている。

本発明の好適な実施例に係るカッターを示す側面図である。実施例のカッターの要部を拡大して示す側面図である。 (ａ)は図２のＡ矢視図であり、(ｂ)は図２のＢ矢視図であり、(ｃ)は図２のＣ矢視図である。 (ａ)は図２のＤ矢視図であり、(ｂ)は図２のＥ矢視図である。実施例のカッターによるワークの切削状況を側面視で示す模式図である。従来のチップソーによるワークの切削状況を側面視で示す模式図である。

次に、本発明に係るカッターにつき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。本発明に係るカッターは、樹脂、アルミニウムや銅などの板材からなるプリント基板などのワーク(被削材)Ｗ(図５参照)に、Ｖ字状の溝Ｗａを形成する切削加工に好適に用いることができるものである。

図１に示すように、実施例に係るカッター１０は、ほぼ円盤状の台金(円板体)１２の外周に周方向に間隔をあけて複数設けられたチップ２０を有している。カッター１０は、台金１２の中央に貫通形成された軸孔１２ａに図示しない支軸を嵌め合わせて加工装置にセットされる。そして、カッター１０は、その中心を台金１２の厚み方向(回転軸方向)に通る仮想的な軸線を回転中心Ｏとして一方向に回転されたもとで、チップ２０に設けられた切削刃２２によってワークＷを切削するようになっている(図５参照)。なお、実施例のカッター１０は、台金１２の外周部に複数形成された歯体１４の夫々に、チップ２０が配設されている。

前記台金１２は、炭素工具鋼や合金工具鋼などの鋼で構成される。台金１２の外周部には、半径方向外側に延出するよう形成された複数の歯体１４が、回転方向に一定間隔で互いに離間配置されている。また、回転方向に隣り合う歯体１４,１４の間には、チップ２０で切削した際に生じるワークＷの切削くず等を収容可能な歯袋１６が、各チップ２０の回転方向前側に形成されている。また、各歯体１４には、その回転方向前側に段引き部１４ａが段状に形成され、この段引き部１４ａにチップ２０を収容して、チップ２０と台金１２とがろう付けにより接合される。実施例のカッター１０は、複数の歯体１４が互いに同一の形状で形成されると共に、複数の歯体１４の段引き部１４ａが互いに同一形状に形成されている。また、実施例のカッター１０は、複数のチップ２０が後述するリード角βの傾斜向き(リード方向)を除いて互いに同一の形状で基本的に形成されて、全ての歯袋１６の形状も同じになっている。

前記チップ２０は、超硬合金、サーメット、ＣＢＮ(立方晶窒化ホウ素)または多結晶ダイヤモンド(ＰＣＤ)等から構成される。また、チップ２０は、外面に被膜を形成してもよい。被膜は、単層構造であっても、同じものまたは異なるものを重ねた複層構造の何れであってもよく、クロム、チタン、アルミニウム等の元素を１種類以上含む金属、窒化物、炭化物、炭窒化物、酸化物、酸窒化物などの層を挙げることができる。実施例のチップ２０は、超硬合金からなる基層に対してＰＣＤを表層に積層した複合材であり、チップ２０における回転方向前側の面を構成するＰＣＤによって切削刃２２のすくい面２８が形成されている(図２参照)。なお、図１〜５では、基層と表層との境界線を図示省略している。また、チップ２０は、すくい面２８にリード角βを付けるために、該チップ２０における根元側面２５とすくい面２８とが斜めに交差する関係になるように切り出した後に、超硬合金からなる基層をリード角βに合わせて研磨することで形成される。これにより、前記段引き部１４ａの縦壁面に接合させるチップ２０の背面と該チップ２０の根元側面２５とが直交すると共に、該根元側面２５とすくい面２８とが傾斜するよう形成される。更に、チップ２０は、段引き部１４ａに接合した際に、根元側面２５が台金１２の側面と同一平面上に揃うように形成される。すなわち、チップ２０は、根元側面間の幅寸法が台金１２の厚みと同一に設定される。

前記チップ２０は、回転方向後側に延在する背面が段引き部１４ａの縦壁面に接合されると共に、台金１２の半径方向内側に延在する底面が段引き部１４ａの底壁面に接合されている(図２参照)。図２〜図４に示すように、チップ２０に設けられる切削刃２２は、該チップ２０における幅方向(回転軸方向)に向いた一対の側面２４,２４と、該チップの半径方向外側に向いた外周逃げ面２６と、歯袋１６に臨むように形成されて、回転方向前側に向いたすくい面２８とによって基本的に構成されている。なお、外周逃げ面２６は、刃長(カッター１０の回転軸方向の幅)が短いので、図３において面ではなく線で表示している。そして、切削刃２２では、外周逃げ面２６とすくい面２８とで構成される稜が、該切削刃２２において最も半径方向外側に位置する刃先３０(カッターの外径が最大になる位置)となっており、後述するようにチップ２０の尖った先端に刃先３０が設定されている。なお、実施例の刃先３０は、０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍの刃長の直刃である。

図４に示すように、前記切削刃２２は、チップ２０における半径方向外側の先端部を半径方向内側から半径方向外側に向かうにつれて回転軸方向に細く(薄く)なるように形成されている。これにより、切削刃２２は、回転軸から垂直にチップ２０のＶ字状の頂点となる点を直線で結んだ仮想的な基準線Ｌｃに対して、各側面２４のアサリ角δが負(δ＜０°)となるように設定されている。一方、チップ２０の根元側面２５は、アサリ角が０°に設定されており、チップ２０の根元側面２５は、台金１２の側面と揃っている。実施例では、両方の側面２４,２４のアサリ角δが同じに設定されており、基準線Ｌｃを回転軸方向に挟んで両方の側面２４,２４が対称な形状になっている。

図２に示すように、前記外周逃げ面２６は、回転中心Ｏおよび刃先３０を直線で結んだ仮想的な中心線Ｌｏと直交する面に対して、刃先３０から回転方向後側へ向かうにつれて半径方向内側へ傾くように形成される。なお、両側面２４,２４に負のアサリ角δが設定された切削刃２２は、外周逃げ面２６が回転方向に連なる尖った稜線状に形成されている。そして、切削刃２２は、外周逃げ面２６が複数段になっている。実施例の切削刃２２は、該切削刃２２においてカッター１０の外径が最大になる位置に連なって前記刃先３０を構成する外周逃げ面(第１の外周逃げ面２６Ａという)と、この第１の外周逃げ面２６Ａの回転方向後側に連ねて形成された外周逃げ面(第２の外周逃げ面２６Ｂという)とを備えている。第１の外周逃げ面２６Ａの第１の外周逃げ角γ１が１°〜５°の範囲に設定される。第１の外周逃げ面２６Ａの回転方向の延在長さと第１の外周逃げ角γ１との関係は、第１の外周逃げ面２６Ａが刃先３０の回転軌跡Ｒから半径方向外側に突出せず、第１の外周逃げ面２６Ａが該回転軌跡Ｒの半径方向内側に近似した傾斜角度で延在するように設定される。第２の外周逃げ面２６Ｂは、第１の外周逃げ面２６Ａのよりも外周逃げ角γ２が大きく設定される。ここで、第２の外周逃げ面２６Ｂは、刃先３０の接線に対する第２の外周逃げ角γ２が１０°〜１５°の範囲に設定される。

図２に示すように、前記切削刃２２は、カッター１０の外径が最大となる位置となる刃先３０のすくい面２８のすくい角αが、０°または負の角度(α＜０°)に設定されている。実施例のすくい面２８は、半径方向および幅方向の全体に亘って平坦な平面で形成され、中心線Ｌｏに対するすくい角αが負の角度になるように設定されている。すなわち、すくい面２８は、半径方向外側から内側へ向かうにつれて回転方向前側に傾くよう形成される。すくい角αは、−１５°〜０°の範囲に設定され、好ましくは−１５°である。

図３(ｂ)および(ｃ)に示すように、前記切削刃２２は、すくい面２８における片方の側縁が利き刃３２になるように、該すくい面２８のリード角βが正の角度で設定されている。切削刃２２は、すくい面２８の一方の側縁と該一方の側縁に連なる一方の側面２４とによる稜線からなる利き刃３２が、該すくい面２８の他方の側縁よりも回転方向前側に延在している。そして、リード角βは、１０°〜２０°の範囲に設定される。

回転方向(周方向)に隣り合う切削刃２２,２２は、互いのすくい面２８,２８の異なる側縁に利き刃３２が設けられ、互いにリード方向が異なるように設定されている。すなわち、カッター１０では、回転方向に並ぶ複数の切削刃２２において、利き刃３２が設けられるすくい面２８の側縁が交互に変わるように設定される(図１および図２参照)。具体的に説明すると、すくい面２８の右側縁に利き刃３２ができるように右側縁から左側縁に向かうにつれて回転方向後側に傾斜するリード角βが付された切削刃２２に対し、回転方向に隣り合う切削刃２２は、すくい面２８の左側縁に利き刃３２ができるように左側縁から右側縁に向かうにつれて回転方向後側に傾斜するリード角βが付されている。

〔実施例の作用〕
次に、実施例に係るカッター１０の作用について説明する。カッター１０は、切削刃２２のすくい面２８を０°または負のすくい角で設定しているので、図５に示すようにワークＷにＶ字状の溝Ｗａを切削する際に、ワークＷに侵入した切削刃２２におけるすくい面２８の中間部が回転方向前側に先行するようになる。すなわち、切削刃２２において、すくい面２８の中間部よりも刃先３０が回転方向後側に遅れてくるので、ワークＷの切削に際して刃先３０にかかる負荷を軽減することができる。一方、ワークＷの切削に際して回転方向前側に先行するすくい面２８の中間部は、先細りになった刃先３０よりも剛性を有している。従って、切削刃２２の刃先３０の欠けなどの破損を抑制して、切削刃２２の切れ味を長く保つことができ、切削刃２２の寿命を向上することができる。

前記切削刃２２は、外周逃げ面を第１の外周逃げ面２６Ａとこの第１の外周逃げ面２６Ａよりも外周逃げ角γを大きく設定した第２の外周逃げ面２６Ｂとで構成することで、第１の外周逃げ面２６Ａの第１の外周逃げ角γ１を小さく設定することが可能となる。すなわち、外周逃げ面２６を２段で構成することで、第１の外周逃げ面２６Ａの回転方向の延在長さを短くして該第１の外周逃げ面２６Ａを刃先３０の回転軌跡Ｒに近似する傾斜で設定することができる。これにより、切削刃２２の刃先３０の剛性を向上させることができるから、刃先３０の欠けをより好適に抑制し得る。

前記カッター１０は、切削刃２２においてすくい面２８の片側の側縁が利き刃３２になるようにリード角βを設定してあるので、ワークＷを切削した際にバリの発生を抑制し得る。また、切削刃２２は、前述したように、すくい面２８を０°または負のすくい角αで設定してワークＷの切削加工時にすくい面２８の中間部が回転方向前側に先行するから、すくい面２８の片側の側縁に形成された利き刃３２がワークＷに適切に当たり、該利き刃３２の鋭さによりワークＷを好適に切削し得る。また、カッター１０は、回転方向に隣り合う切削刃２２,２２が、互いにリード方向が異なるように設定されているので、該カッター１０の振動を抑えて、ワークＷを安定して切削することができる。

前記カッター１０は、チップ２０の根元側面２５と台金１２の側面とが揃うように構成されているので、チップ２０を台金１２に接合する際に該カッター１０の回転軸方向の位置決めが容易になる。また、台金１２に設けられた段引き部１４ａにチップ２０を接合するので、チップ２０の接合面積を確保することができる。

(試験例)
実施例のカッター１０と比較例のカッターとについて、実際にワーク(アルミナ含有ガラスエポキシ材からなるプリント基板)Ｗに、深さ０．５ｍｍのＶ字状の溝Ｗａを切削加工する試験を行い、両者の耐久性を比較した。実施例のカッター１０および比較例のカッターは、外径(直径)が１２０ｍｍで、歯数が２４個に設定され、厚さ２ｍｍの炭素工具鋼からなる台金１２の外周部に設けられた歯体１４の夫々にチップ２０,５０が接合された、チップソーとも呼ばれるものである。実施例のチップ２０および比較例のチップ５０は、超硬合金からなる基層に、多結晶ダイヤモンド(ＰＣＤ：４０μｍ＋１６μｍの混合粒)からなる表層が積層された複合材である。実施例のチップ２０に設けられた切削刃２２は、各利き刃３２のアサリ角が１７．５°で(先端のＶ角度：３５°)、刃先３０を構成するすくい面２８のすくい角が−１５°で、該すくい面２８のリード角が１０°に設定されている。実施例の切削刃２２は、外周逃げ面２６が２段で形成されており、刃先３０を構成する第１の外周逃げ面２６Ａの延在長さが０．２ｍｍで、その外周逃げ角γ１が１°に設定されると共に、第１の外周逃げ面２６Ａに連なる第２の外周逃げ面２６Ｂの外周逃げ角γ２が１０°に設定されている。比較例のチップ５０(図６参照)は、各側面５２のアサリ角が１７．５°で(先端のＶ角度：３５°)、刃先を構成するすくい面５４のすくい角が＋５°で、該すくい面５４のリード角が０°に設定されている。すなわち、比較例のチップ５０は、リードが設定されていない。比較例のチップ５０は、外周逃げ面５６が１段で形成されており、刃先を構成する外周逃げ面５６の外周逃げ角が１０°に設定されている。実施例のカッター１０および比較例のカッターを加工装置に夫々セットし、回転数等の加工条件を同じに設定して、前記ワークＷにＶ字状の溝Ｗａを切削したところ、実施例のカッター１０は比較例のカッターと比べて１０倍の耐久性を有していることが確認された。

(変更例)
前述した構成に限定されず、例えば以下のように変更することも可能である。
(１)すくい面および逃げ面は、１段であっても、あるいは３段以上であってもよい。
(２)カッターの外径の最も大きくなる位置に連なるすくい面(区別する場合は第１のすくい面という)よりも半径方向内側に第２のすくい面を形成する場合は、第２のすくい面のすくい角が第１のすくい面のすくい角よりも正側に大きくなるよう形成するのがよい。なお、第１のすくい面が０°または負のすくい角αになっていれば、このすくい面の半径方向内側に連なる別のすくい面(第２のすくい面)を、正のすくい角に設定してもよい。
(３)切削刃は、利き刃とならない側縁のアサリ角を、利き刃とならない側縁が直接切削に関与しないように、利き刃となる側縁のアサリ角と変えてもよい。また、利き刃とならない側縁の外径を、利き刃となる側縁の外径よりも低く(半径方向内側に)してもよい。このように設定することで、利き刃の切れ味を確保することができる。
(４)切削刃の刃先は、直刃に限らず、側面との間の側縁をテーパ状または湾曲形状で形成したり、刃先全体を湾曲形状としてもよい。
(５)チップは、段引き部に接合した際に、根元側面が台金(円板体)の側面と平行になるように形成してもよい。また、チップは、根元側面間の幅寸法を台金の厚みより小さめに設定してもよい。

１２台金(円板体)，１４ａ段引き部，２２切削刃，２４側面，２５根元側面，
２６外周逃げ面，２６Ａ第１の外周逃げ面，２６Ｂ第２の外周逃げ面，
２８すくい面，３２利き刃，α すくい角，β リード角，γ 外周逃げ角，
δ アサリ角

Claims

円板体(12)の外周に周方向に間隔をあけて複数設けられた切削刃(22)を有し、両側面(24,24)のアサリ角(δ)が負に設定された切削刃(22)によりＶ字状の溝を切削するカッターにおいて、
前記切削刃(22)は、該カッターの外径が最大となる位置のすくい角(α)が、０°または負の角度に設定された
ことを特徴とするカッター。
前記切削刃(22)は、すくい面(28)における片方の側縁が利き刃(32)になるように、該すくい面(28)のリード角(β)が正の角度で設定され、
周方向に隣り合う切削刃(22,22)は、互いにリード方向が異なる請求項１記載のカッター。
前記円板体(12)の外周には、前記切削刃(22)が設けられたチップ(20)が接合される段引き部(14a)が、同一形状で周方向に離間して複数設けられ、
前記チップ(20)は、該チップ(20)の根元側面(25)とすくい面(28)とが斜めに交差すると共に、該根元側面(25)と前記円板体(12)の側面とが揃うように形成された請求項１または２記載のカッター。
前記切削刃(22)は、該カッターの外径が最大となる前記位置に連なる第１の外周逃げ面(26A)と、この第１の外周逃げ面(26A)の回転方向後側に連ねて該第１の外周逃げ面(26A)より外周逃げ角(γ)が大きく設定された第２の外周逃げ面(26B)とを備えた請求項１〜３の何れか一項に記載のカッター。