JPH0790468B2

JPH0790468B2 - 鋳物切断用カッター

Info

Publication number: JPH0790468B2
Application number: JP3200513A
Authority: JP
Inventors: 誠斉藤
Original assignee: 株式会社利根
Priority date: 1991-08-09
Filing date: 1991-08-09
Publication date: 1995-10-04
Anticipated expiration: 2010-10-04
Also published as: JPH0542481A; DE4203915A1; ZA92760B; DE4203915C2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋳物切断用カッターに係
り、特に銑鉄鋳物仕上用或いは鋳鉄管切断用等のホイル
或いはバンドソーに好適な鋳物切断用カッターに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のカッターは、図８に示す
ように、基盤１０に金属粉末とダイヤモンド或いは立方
晶窒化ホウ素（ＣＢＮともいう）の砥粒とを混合焼結し
たチップ１１をロー付け或いはレーザ溶接したセグメン
トタイプ１２と、砥粒を基盤と同時一体焼結したキンバ
レータイプ１３とがある。（特開昭６４−２８７１号公
報参照）また、図９に示すように、電着工程において、
基盤１４にダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素の砥粒１
５を、第１工程で固着層１６に固着し、連続して第２工
程でメッキ層１７に鍍金を施して製造されていた。（特
開昭５９−１６１２６７号公報参照）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は、基盤と鋳物（ワーク）との摩擦による発生熱
によって基盤に金属疲労を生じるため、基盤の側面、即
ち金属盤側面にダイヤモンド、ＣＢＮ、アルミナ、ジル
コニア等の硬質粒を埋め込んでいるが、硬質粒とワーク
との摩擦による発生熱に対しても、更に安全性を高める
配慮に欠けていた。また、基盤側面の一部に硬質粒を埋
め込んだものにあっては、理論上は基盤とワークとは硬
質粒があるので直接には接触しないものの、図１０、図
１１に示すように、作業中におけるワークや基盤の傾き
等の不規則な切断運動、あるいは基盤の捩じれなどか
ら、現実には基盤とワークとが接触して摩擦熱を発生
し、これらの熱発生に伴う基盤の熱膨張によって捩じれ
が生じ、高い切削効率が得られないばかりか、切断作業
に不具合が生ずる。そのため、硬質砥粒中に高潤滑性の
粒子を混入し、被切削物との潤滑性を更に増すことで発
熱を低減させた。

【０００４】また、実用メッシュ単位の硬質粒径では粒
度差が大きいために高低差を生じるので、切断に際して
有効な切刃数が少なくなり、初期切削性は良いが硬質粒
の摩耗に伴い、切れ味が悪くなり耐久性に問題があっ
た。

【０００５】本発明の目的は、上記問題点を解消するた
めになされたもので、鋳物切断用として摩擦熱の発生を
防止し、高い切削効率と耐久性のあるカッターを提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の鋳物切断用カッターは、両側面が段差のな
い平行平面に形成された銑鉄鋳物用の回転式ホイルカッ
ターであって、金属基盤の切刃部を形成する周囲縁面
に、ダイヤモンドの砥粒をニッケル又はニッケル合金鍍
金により固着し、前記金属基盤の前記切刃部と基盤中央
の締付部との間の露出側面のほぼ全面にわたって、それ
ぞれまとまった一層からなる硬質砥粒の領域を複数個所
に分散して配設し、前記硬質砥粒として、ダイヤモン
ド、アルミナ又はジルコニアの砥粒を、ニッケル又はニ
ッケル合金鍍金により固着してなる鋳物切断用カッター
において、前記金属基盤の露出側面に分散配設した硬質
砥粒領域に固着される砥粒に、固形潤滑剤を添加したこ
とを特徴とするものである。

【０００７】また、前記固形潤滑剤に六方晶系窒化ホウ
素又は二硫化モリブデンの粉末を用いたものである。ま
た、前記金属基盤の周囲縁面に固着される砥粒は、粒径
範囲を１０〜３０ミクロンとしたものである。また、前
記金属基盤は、Ｎｉ−Ｆｅ合金又はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合
金からなるものである。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、金属基盤の露出側面に適宜
散在する領域に、硬質砥粒に固形潤滑材を添加して固着
することにより、切削回転時に切削対象物である銑鉄鋳
物に基盤露出側面が直接接触することが防止され、鉄と
鉄とが高速回転で接触することにより発生する摩擦熱や
振動等が抑制されるばかりでなく、金属基盤側面の潤滑
作用により、摩擦熱の発生がより防止され、そのため、
熱の発生が少なく、切断作業の不具合などが防止され、
切削効率が向上する。また、鋳物接触時の摩擦係数が小
さくなることから、金属基盤の周囲縁面（先端部）に固
着された硬質砥粒の切削性能も向上する。また、砥質砥
粒の粒径範囲を１０〜３０μにすることで、カッターの
有効作動粒が向上することにより、初期切削性は約２０
％低下するが、砥粒１粒当たりの仕事が少ないため、砥
粒エッジを長期間保持でき、その結果、耐久性が大巾に
向上する。さらに、Ｎｉ−Ｆｅ合金又はＦｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ合金は低熱膨張係数を有する材料で、一般のダイヤモ
ンドカッターに多用される工具鋼及び合金鋼の高強度材
に比較して、熱膨張係数が非常に小さく基盤変形がない
ため、推力を十分に先端に伝達することができるため、
切削効率もさらに向上する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。尚、従来例と同一構造部分には同一符号を付し
てその説明を省略する。図１は、本発明の一実施例を示
すキンバレー型ホイルカッターの側面図である。金属基
盤１の周囲縁面にはダイヤモンド又はＣＢＮの砥粒２が
ニッケル又はニッケル合金鍍金により固着されている。
金属基盤１の側面の一部には硬質砥粒部３が形成され、
この硬質砥粒部３は、図２に示すように、ダイヤモン
ド、ＣＢＮ、アルミナ又はジルコニアの硬質砥粒４に、
窒化ホウ素又は二硫化モリブデンの固形粉末潤滑剤５を
添加して、ニッケル又はニッケル合金鍍金により固着形
成したものである。

【００１０】金属基盤１の周囲縁面に固着される砥粒
は、図４に示すように、粒度範囲を１０〜３０ミクロン
に分級し、図３に示すもののような、従来例における砥
粒の高低差を調整する。また、金属基盤１は、表１に示
すように、Ｎｉ−３６％Ｆｅ合金又はＦｅ−３１％Ｎｉ
−５％Ｃｏ合金を使用する。

【００１１】次に請求項２に係る実施例について実験例
と共に説明する。そもそも金属基盤の両側面もしくはそ
の一部に硬質砥粒を固着するのは、鋳物切断作業及び機
械切断における傾斜切断等、不規則な切断運動によって
切断時に鋳物の一部とカッターの基盤側面が接触し、摩
擦熱が発生し、基盤の金属疲労を防止するためである。
単に硬質砥粒を固着しただけではいわゆる潤滑効果を引
き出すことができない。本実施例では、硬質砥粒の一部
に１０〜３０％（体積比）の六方晶系窒化ホウ素及び二
硫化モリブデンを添加した。添加した六方晶系窒化ホウ
素及び二硫化モリブデンにより鋳物接触時の摩擦係数が
小さくなることで、金属基盤の周囲縁面に固着された砥
粒の切削性が助長されるのである。

【００１２】以下に本実施例の実験例を示す。サンプルａ従来の硬質砥粒１００％サンプルｂ硬質砥粒＋窒化ホウ素（体積比２０％添
加）カッターを回転させ、若干、基盤の撓みを生じる条件下
において、ＦＣＤ−４０（４０×４０ｍｍ）によるワー
ク自動送り切断にて、カッターの側面のみ別仕様の上記
サンプルａ、Ｂの電流抵抗値の変化を測定した。サンプルａ１８．５〜１９．０アンペアサンプルｂ１７．０〜１７．５アンペアちなみに、無負荷状態では１３アンペアである。結果的
にサンプルｂの方が１．５アンペア近い電流低下を示し
ていることから、窒化ホウ素の添加により摩擦抵抗が低
下していることがわかる。このことは、有効に固形潤滑
効果を高めた結果であると共に、実作業上、基盤先端
（周囲縁面）の砥粒への切削抵抗を増やすことになり、
同じ推力では明らかに切断速度を上げることが可能とな
った。単純に窒化ホウ素のみとした場合は、強度的にす
ぐ崩壊してしまい、長時間有効に働かせることができな
いので、硬質砥粒への添加により有効に作用するもので
ある。

【００１３】次に請求項３に係る実施例について実験例
と共に説明する。側面に固着する硬質砥粒４は金属基盤
１の周囲縁面に固着した砥粒２に対して３０〜５０％粒
径の小さいものを使用する。そのため、定置式カッター
取付けにより、送り速度を非常に小さくしてまっすぐに
切断しても、実際の鋳物切断時は上述のように不規則な
切断運動によって鋳物と基盤側面とが接触する傾向を示
す。本実施例によれば、鋳物切断時の摩擦熱による金属
基盤の変形や熱疲労が防止され、切削効率が向上する。

【００１４】次に本実施例の実験例を示す。例えば、メ
ッシュ単位である４０／４５＃を使用して硬質砥粒を固
着した場合、粒径としては３５０〜４２０μの範囲を有
しているため、砥粒高低差は７０μの粒径範囲を有する
結果となる。これをＡタイプとし、本実施例のものをＢ
タイプとすると、実際に、電動グラインダにより鋳物
（ＦＣＤ−４００）３０Φを全切断した場合、（Ａタイプ）全切断の仕事量：（３０²×π／４）×２．８＝１９７８（ｍｍ）³ 電動グラインダ回転数：約５０００ｒｐｍ全切断に要する時間：１４秒従って、カッター１回転当りの仕事量：１９７８／（５０００／６０）×１４≒１．６９６（ｍｍ）³ 鋳物ワーク平均接面：２６．６×２．８≒７４．４（ｍｍ）² 従って、１回転当りの切り込み深さ：１．６９６／７４．４≒２２μ となる。尚、この数値は初期仕事に付与する数値であ
る。

【００１５】（Ｂタイプ）Ａタイプ、メッシュ（４０／
４５）粒径に対し、１０〜３０ミクロンに分級された粒
径による切断時間は１７秒となり、初期切削時間が低下
する。Ａタイプ同様に１回転当りの切り込み深さを算出
すると、１８ミクロンとなる。結果的に、Ａタイプ４０
／４５メッシュの硬質砥粒を固着したカッターの有効作
動粒は、２２／７０×１００（％）≒３１％、しか作動
しないことになる。従ってＡタイプのものは、実作業に
おいて、かなり硬質砥粒が摩耗された状態まで、使われ
ることがあるが、１粒当りの仕事量が増えるため、硬質
砥粒のエッジがフラット摩耗を呈し、回転時の摩擦熱が
大きくなり、砥粒の急激な損傷を受け、寿命に至ること
となる。

【００１６】一方、Ｂタイプの粒径範囲が１０〜３０ミ
クロン、粒径（例えば３９０〜４２０ミクロン）を有す
るカッターの有効作動粒は、ほぼ５０〜１００％の硬質
砥粒が作用することになる。実作業においては、初期切
削性は約２０％低下するが、砥粒１粒当りの仕事が少な
いため、砥粒エッジを長期間保つことができるので、耐
久性が大巾に向上する結果となった。

【００１７】また、実作業には、電動グラインダの他に
エンジンカッター及び機械取付けカッター等の使用機械
の条件に、任意にマッチした粒径を選択することも可能
となった。例えば、Ｂタイプの切削性の低下に伴い、図
５及び図６に示すように、金属基盤１の周囲円面のメッ
キ層６に、必要に応じて任意に幾何学的配列による砥粒
２の定間隔を図ることにより、切削性の向上を行うこと
も可能であり、有効な作業粒径を保つため、従来のＡタ
イプ（１００％ダイヤモンド埋込率、全面電着）と初期
切削性は同様とした場合でも、耐久性は約２０％近く向
上している。この幾何学配列によるＡタイプのカッター
ではダイヤ埋込率の低下により、その低下させた率と同
率で寿命が低下するに過ぎなかった。このことは本実施
例において、高価な硬質砥粒を有効に使用することがで
きるため、安価な鋳物切断用カッターを提供することが
できることである。

【００１８】図７は、図３のものをＡタイプ、図４のも
のをＢタイプ（粒径範囲１０〜３０μ）として、ダクタ
イル鋳鉄管をエンジンカッターにて切管作業を行った場
合の切断速度と切断延べ長さとの関係をテストした結果
である。Ａタイプのものの初期速度はＢタイプのものに
比べて良好であるが、Ａタイプのものは随時速度が低下
し、レジノイド砥石（ファインカッター）より切れ味が
悪くなる延べ長さがＢタイプのものよりも劣る傾向を示
す。Ｂタイプのものは初期速度は劣るが、ある一定の速
度を保持して切断できる傾向を示し、Ａタイプのものに
比べて寿命が向上している。尚、Ａ、Ｂタイプともに、
従来のレジノイド砥石（ファインカッター）の初期速度
より速い切断速度を有するものである。図７のデータに
示すとおり、粒径を１０〜３０ミクロン範囲としたカッ
ターの寿命を大巾に向上することが可能となった。

【００１９】次に、請求項４の実施例を表を用いて説明
する。本実施例では基盤材料として、Ｎｉ−Ｆｅ合金、
又は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金によって構成しているが、
基盤材のみ別使用としたカッターの旋盤による自動送り
切断における実験結果を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】切断負荷が低下していることは基盤強度向
上により、先端に推力が加わりやすくなり、側面の撓み
抵抗が軽減した結果である。一般に多用されているセグ
メントタイプのダイヤモンドカッター（道路及び石材切
断用）は、工具鋼及び合金鋼の高強度材を使い、先端に
推力が速やかに伝達するよう設定されているが、このよ
うな材料を鋳物切断用カッター（キンバレーホイル）に
用いても、熱膨張係数が高いので、発熱により基盤振れ
を生じ、作業上、非常に危険な状態が誘発される。これ
らを解決したものが本実施例であるが、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ合金であれば、従来のＦｅ−Ｎｉ合金より、熱膨張係
数及び強度において向上し、より一層推力を先端に伝達
させることができる。また、実用上、取付機械及び基盤
厚さを増すことができないため、一次元である強度向上
を行ったものである。また、低熱膨張材の強度に関して
は、圧延鋼板を採用しており、圧延率の高いものを使え
ば、更に強度を増加できるが、現実的作業においての発
熱が一定でなく、冷間圧延による残留応力歪が切断熱に
より不規則に働き、基盤振れを生じてしまうこともある
ため、完全な応力除去処理を施さざるを得ない。

【００２２】本実施例の適用例としては、機械構造用の
普通銑鉄鋳物、ダクタイル銑鉄鋳物等の鋳物鋳造後の押
湯、湯口、堰等の切断除去の仕上げ、又は上下水道等の
配管用鋳鉄管の切断加工に用いられる乾式使用のキンバ
レー型ホイル又はバンドソーに好適である。従来、ファ
インホイル（レジノイド砥石）による切断作業では摩耗
（径の減少）により、頻繁に工具交換を余儀なくされる
ことと、砥石の飛散により作業環境が悪く、人体にも悪
影響を及ぼす。また、エンジンカッターなどの長時間切
断では微振動による白ろう病等を起こしやすかった。本
実施例によれば、前述のように切削効率が向上し、基盤
振れも生じないので、より安全性の高い工具を得ること
ができる。

【００２３】

【発明の効果】上述のとおり本発明によれば、鋳物切断
用として摩擦熱の発生が防止され、高い切削効率と耐久
性のあるカッターを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例を示す側面図であ
る。

【図２】図２は、本実施例の断面詳細図である。

【図３】図３は、従来例の砥粒を示す図である。

【図４】図４は、本実施例の砥粒を示す図である。

【図５】図５は、本発明の他の実施例を示す側面図であ
る。

【図６】図６は、図５のものの断面詳細図である。

【図７】図７は、ダクタイル鋳鉄管の切断速度と寿命と
の関係を示すグラフである。

【図８】図８は、従来例のタイプを示す側面図である。

【図９】図９は、他の従来例を示す断面詳細図である。

【図１０】図１０は、ワークとカッターとの傾斜切断を
示す説明図である。

【図１１】図１１は、カッターの捩じれを示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１金属基盤２砥粒３硬質砥粒部４硬質砥粒５固形粉末潤滑剤６メッキ層１０基盤１１チップ１２セグメントタイプ１３キンバレータイプ１４基盤１５砥粒１６固着層１７メッキ層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両側面が段差のない平行平面に形成され
た銑鉄鋳物用の回転式ホイルカッターであって、金属基
盤の切刃部を形成する周囲縁面に、ダイヤモンドの砥粒
をニッケル又はニッケル合金鍍金により固着し、前記金
属基盤の前記切刃部と基盤中央の締付部との間の露出側
面のほぼ全面にわたって、それぞれまとまった一層から
なる硬質砥粒の領域を複数個所に分散して配設し、前記
硬質砥粒として、ダイヤモンド、アルミナ又はジルコニ
アの砥粒を、ニッケル又はニッケル合金鍍金により固着
してなる鋳物切断用カッターにおいて、前記金属基盤の
露出側面に分散配設した硬質砥粒領域に固着される砥粒
に、固形潤滑剤を添加したことを特徴とする鋳物切断用
カッター。
【請求項２】前記固形潤滑剤は、六方晶系窒化ホウ素
又は二硫化モリブデンの粉末である請求項１記載の鋳物
切断用カッター。
【請求項３】前記金属基盤の周囲縁面に固着される砥
粒は、粒径範囲を１０〜３０ミクロンとした請求項１記
載の鋳物切断用カッター。
【請求項４】前記金属基盤は、Ｎｉ−Ｆｅ合金又はＦ
ｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金からなる請求項１記載の鋳物切断用
カッター。