JPH0340087B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ａ 産業上の利用分野 本発明は、丸鋸の製造工程において、丸鋸素材
を腰入れ加工する方法に関するものである。

ｂ 従来の技術 一般に、材料に力を加えると一定の変形を起こ
すが、加える力を徐々に増すとそれに応じて変形
量が大となる。ところが、材料の形状、力の加え
方によつては、その加える力がある大きさに達す
ると、それ迄の変形とは全然別異の変形に突然移
行する現象すなわち座屈現象が生じる。

丸鋸の場合、上述の如き座屈現象が熱応力によ
つて起こることがある。なお、この座屈現象が生
じるメカニズムは次の如くである。

丸鋸を用いて木材、木質材料（プラスチツクを
含む）等の被切断物を回転切削するときには、丸
鋸の外周部に摩擦熱が発生するが、その際に丸鋸
の内周側部分に摩擦熱が全く発生しないため、丸
鋸の外周部と内周部との間に比較的大きな温度勾
配を生じる。しかして、外周部に発生する摩擦熱
のために丸鋸の刃部近傍箇所では外周で伸びよう
とするが内周部の抵抗により伸びることができな
いため、内周部に引張力が付与され、その反作用
として外周部に圧縮応力を生じることとなる。従
つて、丸鋸の外周部と内周部との間で膨張する割
合が大きく異なり、外周部の膨張に伴い外周部に
圧縮応力が発生すると共に内周部に引張応力が発
生し、その結果、丸鋸の外周部と内周部との間に
応力勾配を生じる。

熱応力が大となつて丸鋸の外周部がある温度ま
で上昇すると、それまで平面的に伸び縮みしてい
たものが急に別の種類の変形（例えば、第１０図
及び第１１図に示す如く丸鋸ａが皿のようにへこ
んだり、波形状になる変形）が生じる。このよう
な変形即ち座屈を生じると、丸鋸はもはや切削不
能となり、切削作業に支障を来たすこととなる。

そこで、上述の如き摩擦熱による座屈の発生を
防止するために、丸鋸素材を腰入れ加工を行なう
ようにしている。この腰入れ加工は、丸鋸素材の
適当な円環状部分に塑性展伸加工を施すことによ
り行なわれ、これにより、鋸刃付近の外周部にお
いて周方向に引張応力が付与され、切削時に熱応
力として鋸刃の外周部に生じる接線方向の圧縮応
力が打消されることとなつて座屈が効果的に防止
される。

ところで、この種の腰入れ方法としては、鋸素
材の板面を作業員がハンマーをもつてたたいて塑
性展伸加工を行なうハンマー打法や、鋸素材の金
属ローラをそれぞれ当てがつてこれら一対の金属
ローラで強力に挾持・押圧して塑性展伸加工を行
なうローラ加圧法が従来より広く行なわれてい
る。

ｃ 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上述のような従来の腰入れ方法
であるハンマー打法やローラ加圧法は次に述べる
ような大きな問題点があつた。

まず、ハンマー打法の場合には、ハンマーを用
いて鋸素材をたたいて所定の腰入れ部に塑性展伸
加工を施す作業には多大の勘やコツを必要とし、
特に加工面の全面に亘つて均一な腰入れ強度とす
るためには長年の経験と熟練とを必要とするの
で、丸鋸の製作工程における省力化、自動化が困
難であつた。また、充分に熟練した者であつても
その作業性が非常に悪く、均質な製品を得ること
が難しいため、良質の丸鋸を安価に量産すること
ができないのが実状である。次に、ローラ加圧法
の場合には、ハンマー打法に比べて勘やコツを必
要としないが、金属ローラを用いて腰入れ部に塑
性展伸加工を施す際に、前加工（鋸素材製造のた
めのロータリー研削等）の精度の良否によつて影
響を受け易く、腰入れの局部的強弱が生じ易い、
従つて、腰入強度が加工面の全面に亘つて不均一
となる場合が多いが、このような場合には、再三
繰り返してローラ加圧を行なうか、或いは既述の
ハンマー打法を併用するようにしているのが実情
であつた。このため、生産効率が極めて悪く、そ
の上に一定の加工条件で均一な腰入強度を得るこ
とが困難であるといつた大きな問題点があつた。

本発明は、上述の如き実状に鑑みてなされたも
のであつて、その目的は、丸鋸の腰入れ加工を勘
やコツ等の熟練を全く必要とすることなく能率的
に行なうことができ、省力化並びに自動化が可能
な腰入れ方法を提供することにある。

ｄ 問題点を解決するための手段 上述の問題点を解決するために、本発明では、
丸鋸の製造工程で行なわれる腰入れ方法におい
て、円板状の丸鋸素材を焼入れ及び焼戻し処理し
た後に、この丸鋸素材の中心部と外周部との間の
所定箇所に沿つて全周に亘つて帯状に延びる円環
領域、或いは前記丸鋸素材の中心部と外周部との
間の所定箇所から内径側の全領域を、焼戻し温度
以下の所要温度に高周波誘導加熱して冷却するこ
とにより、前記領域の周方向に圧縮応力を発生せ
しめ、もつて前記領域より外周側の領域に周方向
に沿う引張内力を付与せしめるようにしている。

以下、本発明の実施例に付き第１図〜第９図を
参照して説明する。

第１図は、本発明に係る腰入れ方法を実施する
ために用いられる丸鋸素材処理装置１を示すもの
であつて、本装置１は、上金型２、下金型３及び
丸鋸素材取扱機構４を有するプレス装置５と、こ
のプレス装置５の側部に配置された冷却油槽６
と、高周波変成器７から支持部材８を介して所定
の高周波電流が供給される高周波誘導加熱コイル
９と、この高周波誘導加熱コイル９及び高周波変
成器７を水平方向に移動させるための移送機構１
０と、図外の高周波電源とをそれぞれ具備してい
る。

第２図に明示するように、円板状の丸鋸素材１
１を挾持する上金型２及び下金型３は互いに対向
する受け部材２ａ，３ａを有しており、これらの
受け部材２ａ，３ａには第２図及び第３図に示す
如く中央孔２ｂ，３ｂが設けられると共に、受け
部材２ａ，３ａには放射状に延びる溝部１２ａ，
１２ｂがそれぞれ形成されている。さらに、第２
図に示す如く、下金型３の固定盤１３には冷却油
供給用管路１３ａが形成されており、図外の冷却
油槽からこの管路１３ａを介して冷却油が第２図
において矢印で示す方向に流れて前記溝部１２
ａ，１２ｂに供給されるように構成されている。
一方、上金型２は加圧シリンダ１４にて上下方向
に移動されるようになつている。

また、丸鋸素材取扱機構４は、下金型３の中央
孔１５内に挿通配置された載置台１６と、この載
置台１６を上下方向に移動するための昇降シリン
ダ１７と、載置台を回転駆動するインダクシヨン
モータ１８とから構成されている。

一方、上述の高周波誘導加熱コイル９は、第４
図及び第５図に示す如く、中空部１９を有する導
電性のパイプ状部材を直列接続して成るものであ
つて、ほぼ円環状のコイル本体部９ａと、このコ
イル本体部９ａの両端に延設された一対のリード
部９ｂ，９ｃとをそれぞれ具備している。そし
て、これら一対のリード部９ｂ，９ｃには高周波
電流が供給される一方、中空部１９にはコイル冷
却水が流されるように構成されている。

次に、このような構成の丸鋸素材処理装置１を
用いて丸鋸素材１１を腰入れ加工する際の動作に
付き述べる。

まず、鋼製薄板をプレス機にて円板状に打抜い
て、第４図に示す如く中央に中心孔１１ａをそし
て最外周に鋸刃部１１ｂを形成し、しかる後に焼
入れ及び焼戻し処理し、次いでロータリー研削を
行なう。

このようにして得られた丸鋸素材１１の中央孔
１１ａを載置台１６に係合させることによつて、
この載置台１６上に丸鋸素材１１を載置固定す
る。なおこの場合、前記載置台１６は予め上金型
２と下金型３との間であつてかつ高周波コイル９
のコイル本体９ａに対応する高さ位置に配置され
るので、載置台１６上に載置固定された丸鋸素材
１１は所定の加熱位置に配置されることとなる。

次いで、高周波変成器７と共に高周波誘導加熱
コイル９が移送機構１０によつてプレス装置５の
側へ水平移動されて前記上金型２と下金型３との
間に挿入される。これにより、高周波誘導加熱コ
イル９のコイル本体部９ａは、第４図及び第５図
に示す如く、丸鋸素材１１に対して僅かな間隔を
隔てた状態でかつ丸鋸素材１１と同心状に配置さ
れる。

このような状態の下で、インダクシヨンモータ
１８が回転駆動されて丸鋸素材１１が載置台１６
と一緒に回転駆動される一方、これと同時に、高
周波電源から高周波変成器７に高周波大電流が供
給される。これにより、高周波誘電加熱コイル９
には第４図において矢印で示すように高周波大電
流が流され、その結果、丸鋸素材１１のうちその
中心部と外周部との間の帯状の円環領域Ａ（第５
図参照）が巾Ｌにわたつて各部均一に高周波誘導
加熱される。なお、この場合、高周波電源として
は、丸鋸素材１１の肉厚に応じて30KHz〜400K
Hzの周波数範囲で選択され、前記円環領域Ａの加
熱温度は、前工程である焼戻し処理時の焼戻し温
度よりも低い温度となるように設定される。

そして、丸鋸素材１１が焼戻し温度以下の所要
の加熱温度に達すると、高周波誘導加熱コイル９
への高周波大電流の供給が遮断されて加熱工程が
終了され、この高周波誘導加熱コイル９は移送機
構１０によつて高周波変成器７と共に元の位置に
復動されて上金型２と下金型３との間から外れた
位置に配置される。これと同時に、丸鋸素材１１
の回転が停止されて昇降シリンダ１７により下降
され、それにより、丸鋸素材１１はその中央孔１
１ａが下金型３の中央孔１５に対応した状態で下
金型３の受け部材３ａ上に載置される。

一方、高周波誘導加熱コイル９が上金型２と下
金型３との間から外れるのに同期して、上金型２
が加圧シリンダ１４にて下金型３へ向つて下降さ
れ、丸鋸素材１１が第２図に示す如く両間型２，
３の受け部材２ａ，３ａ間に挾持される。そし
て、この直後に冷却油槽６から冷却油が固定盤１
３の管路１３ａに供給され、供給された冷却油は
第２図において矢印で示されるようにこの管路１
３ａを介して受け部材２ａ，３ａの溝部１２ａ，
１２ｂに流れ込む。しかして、この冷却油は溝部
１２ａ，１２ｂを外周側に向つて流動しながら加
熱状態にある丸鋸素材１１の円環領域Ａに接触し
てこれを冷却してから、装置外部へ排出される。
なお、この際、丸鋸素材１１は上金型２の受け部
材２ａと下金型３の受け部材３ａとの間に挾持さ
れているため、変形を阻止された状態で冷却され
る。そして、排出された冷却油は図外の冷却油排
出口を通つて前記冷却油槽６に返送されて再利用
される。このようにして丸鋸素材１１の冷却が完
了すると、冷却油の供給が停止されると共に、上
金型１２が加圧シリンダ１４にて上方へ復動され
る。

以上のようにして得られた丸鋸素材１１は、円
環領域Ａを高周波誘導加熱して冷却する処理によ
つて、この円環領域Ａに圧縮応力（負の応力）が
発生せしめられ、これの反作用により、前記円環
領域Ａの外周側部分及び内周側部分には引張内力
（正の応力）が付与されることとなる。その結果、
腰入れ加工のなされた丸鋸素材１１が得られる。
次いで、この丸鋸素材１１の鋸刃部１１ｂには、
アサリ出し加工の後に超硬合金から成るチツプ刃
（図示せず）が取付けられる。

次に、上述の如き高周波誘導加熱による腰入れ
方法の利点を明確にするため以下に示すような実
験を行つた。

実験例 (1) 丸鋸素材 (a) 材質 SKS5 (b) 外側 305mm (c) 板厚 2.0mm (2) 丸鋸素材の加熱領域 丸鋸素材の中心部より106〜116mm幅の円環状
部分 (3) 加熱条件 (a) 高周波誘導加熱コイル 第４図及び第５図に示す如き単巻コイル９ (b) 周波数 200KHz (c) 入力 5KW (d) 加熱温度 380℃ （丸鋸素材の焼戻し温度 400℃） (e) 加熱時間 10秒 (f) プレス加圧力 1.0t (g) 加圧時間 10秒 (h) 冷却油 鉱物油 (i) 冷却時間 ８秒 (j) 冷却油の流量 80／分 (k) 冷却油の温度 60℃ この実験例によつて得られた丸鋸素材の表面
における周方向の残留応力を測定したところ、第
８図に示す如き結果を得た。なお、第８図におい
ては、縦軸に残留応力をとり、横軸には丸鋸素材
の半径Ｒに対する各部の中心から距離ｒの比をと
つてある。

第８図に示す測定結果から明らかなように、高
周波誘導加熱した帯状の円環領域Ａ（第５図参照）
には周方向に沿う圧縮応力が発生しており、これ
に対して、丸鋸素材の外周側の部分H₁及び内周
側部分H₂には周方向に引張応力（引張内力）が
発生しているのが認められた。従つて、この丸鋸
素材には良好な腰入れ加工がなされていることが
確認された。

このようにして得られた丸鋸は、高周波誘導加
熱にて帯状の円環領域Ａに圧縮応力が発生せしめ
られてその円環領域Ａの外周部分H₁には予め引
張内力が付与せしめられているので、丸鋸による
切削時に、チツプ刃が取付けられた鋸刃部１１ｂ
の近傍の外周部分H₁に摩擦熱が発生してその内
部に圧縮応力が発生しても、内径側部分に引張力
を及ぼすことなく熱膨張することとなる。従つ
て、切削時に大きな応力勾配を生じることがな
く、このため丸鋸の熱座屈現象の発生が効果的に
防止される。

このような効果を確めるために、本例で得られ
た丸鋸素材１１をアサリ出し加工して鋸刃部１１
ｂに超硬合金から成るチツプ刃を取付けた後に切
削試験を行なつたところ、熱座屈という異常現象
は全く発生せず、耐久性についても従来のハンマ
ー打法或いはロール加圧法による腰入れ加工と同
様であり、良好な結果を得られた。

なお、種々の実験の結果、加熱領域を0.6R〜
0.8R（Ｒ：丸鋸素材の半径）の範囲の円環領域と
した場合にも、良好な腰入れ加工を行ない得るこ
とが確認された。

また、第６図及び第７図は本発明の第２実施例
を示すものである。本例では、第６図に示す如
く、渦巻状に巻かれたコイル本体部２０ａと、こ
のコイル本体部２０ａの両端に延設されたリード
部２０ｂ，２０ｃとから成る高周波誘導加熱コイ
ル２０を用い、丸鋸素材１１の中心部と外周部と
の間の所定箇所から内径側の全域領Ｂ（第７図参
照）を焼戻し温度以下の所要温度に高周波誘導加
熱して冷却するようにしている。

本例を適用した実験例を以下に示す。

実験例 (1) 丸鋸素材 (a) 材質 SKS5 (b) 外側 305mm (c) 板厚 2.0mm (2) 丸鋸素材の加熱領域 丸鋸素材の中心部より116mmまでの内径側の
全領域 (3) 加熱条件 (a) 高周波誘導加熱コイル 第６図及び第７図に示す如き渦巻コイル９ (b) 周波数 200KHz (c) 入力 25KW (d) 加熱温度 380℃ （丸鋸素材の焼戻し温度 400℃） (e) 加熱時間 15秒 (f) プレス加圧力 1.0t (g) 加圧時間 15秒 (h) 冷却油 鉱物油 (i) 冷却時間 13秒 (j) 流量 80／分 (k) 油温 60℃ この実験例によつて得られた丸鋸素材の表面
における周方向の残留応力を測定したところ、第
９図に示す如き結果を得た。なお、第９図におい
ては、第８図と同様に縦軸に残留応力を、横軸に
はｒ／Ｒをとつてある。

第９図に示す測定結果から明らかなように、本
例の場合は、高周波誘導加熱の境界部分付近より
内径側領域Ｂの周方向に圧縮応力が発生せしめら
れ、それより、外径側の領域には周方向に沿う引
張応力（引張内力）が発生せしめられており、こ
れにより強い腰入れ加工がなされていることが確
認された。

また、本実験例で得られた丸鋸素材１１の場
合にも、既述の実験例で得られたものと同様
に、切削時に熱座屈現象を生じることなく良好な
結果が得られた。

なお、種々の実験の結果、加熱領域を丸鋸素材
の中心部から0.5R〜0.8R（Ｒ：丸鋸素材の半径）
の部分から内径側の全領域とした場合にも、良好
な腰入れ加工を行ない得ることが確認された。

以上、本発明の実施例に付き述べたが、本発明
は既述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基いて各種の変形及び変更が可
能である。

例えば、丸鋸素材１１の所定領域Ａ又はＢの加
熱温度、加熱時間、プレス加圧力、加圧時間、冷
却時間等は既述の実験例、の場合に限定され
るものではなく、必要に応じて変更可能であり
（但し、加熱温度は焼戻し温度以下で任意に変更
可能）、これらを適宜に変更することによつて腰
入れ強度の調整を行なうことができる。

ｅ 発明の効果 以上の如く、本発明は、焼入れ及び焼戻し処理
後の丸鋸素材の中心部と外周部との間の帯状円環
領域或いは丸鋸素材の外周縁部を残してそれより
内径側の全領域を焼戻し温度以下の所要温度に高
周波誘導加熱することにより、この領域（高周波
誘導加熱部分）の周方向に圧縮応力を発生せし
め、これに応じてこの領域より外周側の領域（最
外周の鋸刃部近傍の外周部分）に周方向に沿う引
張内力を付与せしめるようにしたものであるか
ら、所定領域を高周波誘導加熱するだけで腰入れ
強度の強い良好な腰入れ加工が施された丸鋸を得
ることができる。しかも、本発明に係る腰入れ方
法によれば、従来のハンマー打法に比べて熟練を
要することなく均一な腰入れ強度を得ることがで
き、また従来のロール加圧法のような面倒な繰り
返し操作を行なうことなく一回の操作にて能率的
に腰入れ加工を行なうことができる。従つて、腰
入れ加工の自動化並びに省力化を図ることができ
る。

さらに、高周波誘導加熱による加熱温度の調整
は正確かつ容易に行なうことができ、この加熱温
度の調整並びに冷却条件の調整により、腰入れ強
度の調整を正確かつ容易に行なうことができる、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る丸鋸素材の腰入れ方法を
実施するために用いられる丸鋸素材処理装置の正
面図、第２図はプレス装置の拡大断面図、第３図
は下金型の受け部材の平面図、第４図は丸鋸素材
と高周波誘導コイルとの配置関係を示す斜視図、
第５図は第４図における−線断面図、第６図
及び第７図は本発明の第２実施例を示すものであ
つて、第６図は第４図と同様の斜視図、第７図は
第６図における−線断面図、第８図は第４図
に示す高周波誘導加熱コイルを用いて腰入れ加工
した丸鋸素材の表面の周方向の残留応力の測定結
果を示すグラフ、第９図は第６図に示す高周波誘
導加熱コイルを用いて腰入れ加工した丸鋸素材の
表面の周方向の残留応力の測定結果を示すグラ
フ、第１０及び第１１図は丸鋸の座屈状態をそれ
ぞれ示す断面図である。 １……丸鋸素材処理装置、２……上金型、３…
…下金型、２ａ，３ａ……受け部材、４……丸鋸
素材取扱機構、５……プレス装置、６……冷却油
槽、７……高周波変成器、９……高周波誘導加熱
コイル、１１……丸鋸素材、１１ａ……中央孔、
１１ｂ……鋸刃部、１２ａ，１２ｂ……溝部、１
３ａ……冷却油供給用管路、１４……加圧シリン
ダ、１６……載置台、１７……昇降シリンダ、１
８……インダクシヨンモータ、２０……高周波誘
導加熱コイル、Ａ……丸鋸素材１１の帯状の円環
領域、Ｂ……丸鋸素材１１の内径側の全領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 丸鋸の製造工程で行なわれる腰入れ方法にお
   いて、円板状の丸鋸素材を焼入れ及び焼戻し処理
   した後に、この丸鋸素材の中心部と外周部との間
   の所定箇所に沿つて全周に亘つて帯状に延びる円
   環領域、或いは前記丸鋸素材の中心部と外周部と
   の間の所定箇所から内径側の全領域を、焼戻し温
   度以下の所要温度に高周波誘導加熱して冷却する
   ことにより、前記領域の周方向に圧縮応力を発生
   せしめ、もつて前記領域より外周側の領域に周方
   向に沿う引張内力を付与せしめるようにしたこと
   を特徴とする丸鋸の腰入れ方法。