JP2015168014A - カッタ - Google Patents

Abstract

【課題】カッタの切削による切れ味の更なる向上と、カッタの耐久性の向上の両立を図る。【解決手段】台金２０の外周面に複数のブレード４０（切削刃）を有する回転切削用のカッタにおいて、複数のブレード４０のうち少なくとも一つは、台金２０の外周面を回転軸の中心軸を直交する方向から見て、回転軸の中心軸が台金２０の外周面に投影される線に対してブレード４０の外周切刃４９が回転方向に向かって傾斜するリード角が５５?以上９０?未満であって、ブレード４０の刃先部４０Ａを横断面から見てすくい面４２と外周逃げ面４４（逃げ面）とによって閉じられる刃物角θ２が４０?以上５５?未満に設定される。【選択図】図１２

Description

本発明はカッタに関する。詳しくは、パーティクルボード、中密度繊維板（ＭＤＦ）、ムク木材等を用いて家具部材などを製造する際に、テノーナー、モルダーでの加工、またはエッジバンダーで縁貼り材を貼る前の加工等に用いられるカッタに関する。

従来、円筒状のベースの外周面に複数の切削刃を有しており、該ベースが回転軸の中心線周りに回転することで被削材を切削加工する回転切削用のカッタが知られている（例えば、特許文献１）特許文献１には、切削刃のリード角が５５°以上９０°以下に設定され、楔角が５５°以上であるカッタが記載されている。上記特許文献１では、カッタの切れ味が向上することが開示されている。

特表２０１３―５１７９５２号公報

しかしながら、上記カッタにおいて、カッタの切削による切れ味の更なる向上と、カッタの耐久性の向上の両立を図ることが望まれている。

前記課題を解決するために本発明は、各請求項に記載の通りの構成を備えるカッタであることを特徴とする。一つの特徴は、台金の外周面に複数の切削刃を有する回転切削用のカッタにおいて、前記複数の切削刃のうち少なくとも一つは、前記台金の外周面を回転軸の中心軸を直交する方向から見て、前記回転軸の中心軸が前記台金の外周面に投影される線に対して前記切削刃の外周切刃が回転方向に向かって傾斜するリード角が５５°以上９０°未満であって、前記切削刃の刃先部を横断面から見てすくい面と逃げ面とによって閉じられる刃物角（刃先角）が４０°以上５５°未満に設定される。

上記構成によれば、複数の切削刃のうち少なくとも一つは、刃物角が４０°以上５５°未満に設定されているため、切削刃の刃先部におけるすくい角を大きくすることになり従来より一層切れ味の向上を図り得る。ところで、刃物角を４０°以上５５°未満に設定するということは、切削刃の刃先部を横断面から見てすくい面と逃げ面とによって閉じられる角度が小さくなることを意味するため、刃先部が薄くなることに伴い刃先部の強度が低下し得るため刃欠けの懸念が生ずる。ここで上記切削刃は、上記設定の刃物角を有すると共に、５５°以上９０°未満のリード角が設定されているため、切削刃における切れ味の向上を図ると共に、切削時における刃先部の負担が軽減することで刃欠けを抑制し得ることができる。もって、カッタの切削による切れ味の更なる向上と、カッタの耐久性の向上の両立を図ることができる。

本実施形態におけるカッタの平面図である。 本実施形態におけるカッタの側面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線のカッタの一部断面図である。 本実施形態におけるカッタの替刃の正面図である。 本実施形態におけるカッタの替刃の上面図である。 本実施形態におけるカッタの替刃の取付座の正面図である。 本実施形態におけるカッタの替刃の取付座の上面図である。 本実施形態におけるカッタの替刃の取付座の側面図である。 本実施形態におけるカッタの替刃を台金に取り付ける構造を示した断面図である。 本実施形態におけるカッタの替刃を台金に固定する構造を示した断面図である。 本実施形態におけるカッタの替刃に設定されるリード角を示す模式図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線のカッタの替刃の一部断面図である。

本発明の実施形態を図１〜１２にしたがって説明する。図１〜３に示すようにカッタ１０は、回転軸に装着され、回転軸の回転軸線周りに回転することで被削材を切削加工する回転切削用のカッタである。カッタ１０は、図１〜３、１０に示すように円筒状である。カッタ１０は、台金２０と、取付座３０にブレード４０（切削刃）を固着した替刃７０と、第１雄ねじ５０と、第２雄ねじ６０とを有する。

台金２０は、円筒状台金として形成される。台金２０の中心には、貫通する円形の嵌合孔２２が形成される。台金２０の軸方向の少なくとも一方側の面は、周方向に一定間隔を有して軸方向に凹部２９Ａ又は凸部２９Ｂが繰り返された段差状の段差面２９が形成される。これにより、複数の台金２０における段差面２９を対向させて、回転軸に対して軸方向に重ねて装着することで切削有効領域を拡げることができる。更に、複数の台金２０の間に間座Ｓを設けることもできる。ここで、カッタ１０の厚み１０Ｔは、例えば本実施形態では図３に示すように一対の台金２０と、その一対の台金２０の間に４枚の間座Ｓを重ね合わせた厚みが５８ｍｍである。カッタ１０の台金２０の直径２０Ｄは、例えば本実施形態では１１７ｍｍである。カッタ１０の嵌合孔２２の直径２２Ｄは、回転軸の軸径に伴って形成されるものであり、例えば本実施形態では３０ｍｍである。カッタ１０に装着されたブレード４０の刃先部４０Ａの間の有効刃長４０Ｔは、カッタ１０の厚み１０Ｔ、カッタ１０の直径（刃径１０Ｄ）、刃数、リード角θ４（図１１参照）、ブレード４０（切削刃）の刃長に伴って変化するし、複数の場合は間座Ｓを設けることで変化する。有効刃長４０Ｔは、種々の長さを適用できるものである。なお本実施形態では、一対のカッタ１０における段差面２９を対向させて回転軸に対して軸方向に重ねて装着しており有効刃長４０Ｔは、２３ｍｍが選択されている。

台金２０は、図２、３、９に示すように台金２０の外周に複数の刃取付部２４を有する。刃取付部２４は、等中心角間隔で配されると共に、軸方向に複数列が周方向に位相差を有して配される。例えば、本実施形態におけるカッタ１０は、図２に示すように刃取付部２４が１２０°間隔で３つ配されると共に、軸方向に３列が位相差を有して配されることで、全体として９つの刃取付部２４が設けられ、リード角θ４（図１１参照）の方向が異なるカッタとが組み合わされる。刃取付部２４は、図９に示すように外周面から内方に向かった凹状の取付溝２６が形成され、取付溝２６に対し周方向に隣接する固定溝２８が設けられる。取付溝２６は、断面多角形状の開口が内方に向かって連続して形成された多面状の内周面２６ａと、底部２６ｂを有している。固定溝２８は、台金２０の外周面から取付溝２６の内周面２６ａに交差する方向に切りかかれている。固定溝２８の底面２８ａから取付溝２６の内周面２６ａに向かって孔部が形成されている。この孔部は、内周面に雌ねじが切りかかれた第１雌ねじ孔２８ｂとして構成されている。

取付座３０は、図２、３に示すようにブレード４０を台金２０に対して着脱可能に固定する部材である。取付座３０は、図４〜１０に示すように取付溝２６に対応する断面多角形状の柱状部位３２と、ブレード４０が固着される固着面３４を有する。柱状部位３２は、軸方向に貫通する孔部が形成されている。この孔部は、内周面に雌ねじが切りかかれた第２雌ねじ孔３６として構成されている。柱状部位３２の側面には、第１雄ねじ５０の先端が当接する凹部３８が複数設けられている。凹部３８における当接面３８ａは、柱状部位３２の側面に対し内方に傾斜して設けられている。固着面３４は、ブレード４０の刃先部４０Ａを柱状部位３２の上面に向けて取り付けることができるように、ブレード４０を所定角度で支持するように柱状部位３２の上面から突出して形成されている。

ブレード４０（切削刃）は、図９、１０、１２に示すように被削材を切削加工する刃である。ブレード４０は、矩形状の超硬合金あるいはサーメット等の硬質材料よりなる硬質チップ、多結晶ダイヤモンド等の高硬度焼結体よりなる高硬度チップで構成される。ブレード４０の刃先部４０Ａは、すくい面４２と、外周逃げ面４４（逃げ面）と、外周切刃４９で構成される。すくい面４２は、回転方向Ｎ前方に位置する。外周逃げ面４４（逃げ面）は、ブレード４０における外周側に位置する。外周切刃４９は、すくい面４２と外周逃げ面４４が交差する部位である。ブレード４０は、取付座３０の固着面３４においてろう材等で固着される。ここで、図１２に示すように、θ１は、水平線と外周逃げ面４４によって閉じられた角度でありこれを逃げ角θ１とする。また、θ３は、垂直線とすくい面４２によって閉じられた角度であり、これをすくい角θ３とする。

第１雄ねじ５０は、図１０に示すように替刃７０を刃取付部２４に対し固定する部材である。本実施形態における第１雄ねじ５０は、軸状部材の外周面に雄ねじのねじ溝が切りかかれ一端に六角孔が形成された六角穴付き止めねじ（Ｈｏｌｌｏｗ Ｓｅｔ Ｓｃｒｅｗ）が例示されている。

第２雄ねじ６０は、図１０に示すように取付座３０の取付高さの位置を調整することでブレード４０の刃径１０Ｄ（図２参照）を調整する部材である。本実施形態における第２雄ねじ６０は、六角穴付き止めねじが選択される。この第２雄ねじ６０によって、ブレード４０の刃径１０Ｄを調整することができるため、ブレード４０の交換、ブレード４０の再研磨等の前後に、当所の刃径１０Ｄに再調整することができる。すなわちカッタ１０において、刃径１０Ｄを調整可能とすることで切削機械側の再調整が不要となるため作業性を向上させることができる。

ブレード４０は、図９、１０、１２に示すように取付座３０の固着面３４においてろう材等で固着されている。取付座３０にブレード４０を固着した替刃７０は、台金２０の取付溝２６に挿入され、第１雄ねじ５０を固定溝２８の第１雌ねじ孔２８ｂに螺合することで固定される。さらに、第２雄ねじ６０を第２雌ねじ孔３６に螺合することで替刃７０の取付高さの位置を調整する。こうして、ブレード４０の外周切刃４９は、台金２０の外周面から径方向外方に突出し、かつ回転方向Ｎに複数が隣接する。ここで、ブレード４０の外周切刃４９の径である刃径１０Ｄは、種々の長さを適用できるものであり、例えば１２５ｍｍである。

図１２に示すように、ブレード４０（切削刃）の刃先部４０Ａを横断面から見てすくい面４２と外周逃げ面４４（逃げ面）とによって閉じられる角度を刃物角（刃先角）θ２とする。本実施形態における刃物角θ２は、４０°以上５５°未満であり、例えば５３°である。ここで、刃物角θ２は４０°未満であると刃先部４０Ａが薄くなりすぎて強度の低下が著しくなる。一方、刃物角θ２を５５°以上とすると、ブレード４０の刃先部４０Ａにおけるすくい角θ３を大きくとることができないため、切削加工における切れ味の向上を図ることができないおそれがある。

図１１に示すように台金２０（図２参照）の外周面を回転軸を直交する方向から見て、回転軸の中心軸１００が台金２０の外周面に投影される線に対してブレード４０の外周切刃４９が回転方向に向かって傾斜する角度をリード角θ４という。このリード角θ４は、５５°以上９０°未満であり、例えば７０°である。リード角θ４は、上記刃物角θ２の設定下では、リード角θ４が５５°未満であると切削加工時における刃先部４０Ａの負担が過大となって刃欠けする懸念がある。一方、上記刃物角θ２の設定下におけるリード角θ４は５５°以上９０°未満であれば、種々適用可能であるがリード角θ４が大きくなるにつれて有効刃長４０Ｔ（図２参照）が短くなる傾向となるため、所望の有効刃長４０Ｔを得るためにはブレード４０を多く必要とすることとなる。そのため、リード角θ４は、５５°以上７０°以下であることが好ましい。

リード角θ４と刃物角θ２の違いによって刃欠け量に変化があるか否かを調査した。調査用の替刃式カッタは、比較例としての替刃と、実施例としての替刃を併せて有するカッタを用いた。

［調査用の替刃式カッタ］
刃径１０Ｄが１２５ｍｍ、カッタの厚み１０Ｔが４６ｍｍ、有効刃長４０Ｔが２６．７ｍｍ、嵌合孔の直径２２Ｄが３０ｍｍを選択した。刃取付部２４は１２０°間隔で３つ配されると共に軸方向に５列が位相差を有して配されている。５列の中央には、リード角θ４が４５°、刃物角θ２が７０°の替刃（比較例）を取り付け、その両サイドにリード角θ４が７０°刃物角θ２が５３°の替刃７０（実施例）を取り付ける。ブレード４０の材料は多結晶ダイヤモンドである。

［被削材］
両面低メラパーチ（低圧メラミン貼りパーチクルボード）を選択した。

［切削条件］
回転数：９，０００ｒｐｍ 送り速度：２０ｍ／ｍｉｎ. 切り込み量：０．５ｍｍを選択し、１０万ｍ切削後の逃げ面の刃欠け量を測定した。刃欠け量は、切刃の最も高い部分から低い部分への平行距離を測定した。

［結果］
リード角４５°刃物角７０°の替刃（比較例）の刃欠け量は、５０８μｍ、４５９μｍ、９２μｍとなり、平均３５３μｍであった。一方、リード角７０°刃物角５３°の替刃７０（実施例）の刃欠け量は、８８μｍ、１２０μｍ、４９８μｍ、１０１μｍ、４３４μｍ、１５０μｍとなり、平均２３２μｍであった。

［結論］
以上より、刃物角θ２が小さく刃欠けし易い替刃をリード角θ４を強くすることで刃欠けを少なくできるとの結論に至った。

以上のように、本実施形態の外周面から着脱可能な替刃式のカッタ１０は、刃物角θ２が４０°以上５５°未満に設定されているため、ブレード４０（切削刃）の刃先部４０Ａにおけるすくい角θ３を大きくすることになり従来より一層切れ味の向上を図り得る。ところで、刃先部４０Ａが薄くなるに伴い刃先部４０Ａの強度が低下し得るため刃欠けの懸念が生ずる。ここで上記ブレード４０は、上記設定の刃物角θ２を有すると共に、５５°以上９０°未満のリード角θ４が設定されてため、ブレード４０における切れ味の向上を図ると共に、切削時における刃先部４０Ａの負担が軽減することで刃欠けを抑制し得ることができる。もって、カッタ１０の切削による切れ味の更なる向上と、カッタ１０の耐久性の向上の両立を図ることができる。また、多結晶ダイヤモンドのブレード４０（切削刃）の刃物角θ２を従来より鋭利にしてもリード角θ４を強くすることによって刃欠けを抑制することができる。

本発明のカッタは、上記の形態に限定されず、その他各種の形態でも良い。例えば、他の加工例として、樹脂板の側面（厚みとなる面）の加工に応用してもよい。樹脂板の側面は、商品価値をよくする関係から、非常に平滑に仕上げられる。回転軸への取り付けは前記の実施形態と同じである。

カッタは、一枚の構成でも良いし、二枚以上の構成であっても良い。また、カッタは組み合わす際に有効刃長を考慮して必要に応じて間座（スペーサ）を介しても良い。

ブレードの取り付け構成は、種々のものが適用可能である。ブレードを着脱可能に固定できる取付座の構成でも良いし、ろう材で接合しても良い。

上記、リード角θ４と刃物角θ２が設定される切削刃は、カッタ１０に設けられる複数の切削刃のうち少なくとも一つであればよい。そのため、上記リード角θ４と刃物角θ２に設定される切削刃で全て構成されるカッタでもよい。また、一部の切削刃は、上記リード角θ４と刃物角θ２とは異なる設定であってもよい。

１０ カッタ
１０Ｔ カッタの厚み
１０Ｄ 刃径
２０ 台金
２０Ｄ 台金の直径
２２ 嵌合孔
２２Ｄ 嵌合孔の直径
２４ 刃取付部
２６ 取付溝
２６ａ 取付溝の内周面
２６ｂ 取付溝の底部
２８ 固定溝
２８ａ 固定溝の底面
２８ｂ 第１雌ねじ孔
２９ 段差面
２９Ａ 凹部
２９Ｂ 凸部
Ｓ 間座
３０ 取付座
３２ 柱状部位
３４ 固着面
３６ 第２雌ねじ孔
３８ 凹部
３８ａ 当接面
４０ ブレード（切削刃）
４０Ａ 刃先部
４０Ｔ 有効刃長
４２ すくい面
４４ 外周逃げ面（逃げ面）
４９ 外周切刃
θ１ 逃げ角
θ２ 刃物角（刃先角）
θ３ すくい角
θ４ リード角
Ｎ 回転方向
５０ 第１雄ねじ
６０ 第２雄ねじ
７０ 替刃
１００ 回転軸の中心軸

Claims (3)

1. 台金の外周面に複数の切削刃を有する回転切削用のカッタにおいて、
   前記複数の切削刃のうち少なくとも一つは、
   前記台金の外周面を回転軸の中心軸を直交する方向から見て、前記回転軸の中心軸が前記台金の外周面に投影される線に対して前記切削刃の外周切刃が回転方向に向かって傾斜するリード角が５５°以上９０°未満であって、
   前記切削刃の刃先部を横断面から見てすくい面と逃げ面とによって閉じられる刃物角が４０°以上５５°未満に設定されるカッタ。
2. 請求項１に記載のカッタであって、
   前記切削刃は、前記台金の外周面から着脱可能な替刃式に構成されるカッタ。
3. 請求項１または請求項２に記載のカッタであって、
   前記切削刃が多結晶ダイヤモンドで構成されているカッタ。
   

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