JPH0367602A - ダイヤモンド被覆木材加工用刃物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、従来品に較べ優れた切削性能ならびに耐摩耗
性を有するダイヤモンド被覆木材加工用刃物に関する。

（従来の技術） 木材加工用切削工具材種としては、従来より炭素工具鋼
、合金工具鋼、高速度工具鋼が多く使われてきたが、近
年超硬合金や焼結ダイヤモンドも用いられるようになっ
てきた。超硬合金や１１＃結ダイヤモンドは従来の鉄系
材料を主成分とする刃物に較べ優れに切削性能を示し、
特に高硬度材や近年多用されるようになってきた合板な
どの切削に多く用いられている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、例えば木材学会誌Ｖｏｌ−３２＋Ｎｏ、
８＋ｐ、５９６−６０２　（１９８８）に見られるよう
に超硬合金製刃物や焼結ダイヤモンドから成る刃物でも
木材の切削においては化学的腐食を受けて早期に摩耗が
進行する。このため、生材の切削などにおいては性能コ
スト比の点からむしろ従来の鉄系の材料の方が好まれて
いる。しかし、硬い木材や樹脂を多く含む合板の切削に
対しては超硬合金や焼結ダイヤモンドを使わざるをえず
、したがってこれらの材料に対しては現状の刃物に較べ
より長時間に渡って優れた切削性能を維持する性能コス
ト比の良い木材加工用刃物が望まれている。

さらに、木材加工用刃物は木材が金属に較べ大きな弾性
変形をおこすため、これを面精度良く仕上げるためには
鋭利な刃先の刃物を高速で運動させて切削しなければな
らない。現在使用されている刃物は硬くて樹脂を多く含
むような材料の切削において刃先の摩耗が速く進行しそ
の鋭利さが失われて短時間で寿命に到るのである。

（課題を解決するための手段〉 本発明は超硬合金製の母材に気相合成法によりダイヤモ
ンド膜を被覆し、上述の問題点を解決した木材加工用刃
物に間する。

木材中にはタンニンやトロボロン類が含まれており、こ
のため切削により刃物が機械的摩耗に加え化学的あるい
は電気的摩耗を受けることが知られている。従って、従
来の鉄系材料を主成分とする刃物はもちろん、超硬合金
や焼結ダイヤモンドの場合でも鉄系金属が結合相に存在
するためこの部分から腐食が進行し、硬質粒子の脱落に
よって摩耗が進行するものと考えられている。

したがって、木材加工用刃物を長寿命化するためには、
刃先を硬度の高い材料で構成することはもちろんである
が、その材料は化学的摩耗、電気的摩耗に対する抵抗力
の高いものでなければならない。

ところで、近年ダイヤモンドの気相合成技術が進展し、
例えば特開昭５８−９１１００号公報などに示される熱
フィラメントＣｖＯ法、特開昭５８−１１０４９４号公
報などに示されるマイクロ波プラズマＣｖＤ法、特開昭
６３−８５０９４号公報などに示される直流放電プラズ
マＣｖＤ法、特開昭６４−３３０９６号公報に示される
熱プラズマＣｖＤ法などの公知の種々の方法によりダイ
ヤモンドを合成できるようになってきた。

これらの気相合成法により合成されたダイヤモンド膜は
、焼結ダイヤモンドのよ、うに金属結合相を含まないた
め、耐食性に非常に優れておりこのためダイヤモンド本
来の性能を長期に渡って発揮できるものと考えられる。

そこで、本発明では炭化タングステン基超硬合金を母材
とする木材加工用刃物に気相合成法によりダイヤモンド
を被覆し、種々の条件下で加工試験を行い、長期に渡っ
て優れた切削性能を発揮することのできる木材加工用刃
物を得るに到ったのである。

ダイヤモンドを被覆する超硬合金の種類としては超硬合
金の結合相を形成する鉄系金属含有量が多いとダイヤモ
ンド膜と母材間の密着性が低下し、少なすぎると母材の
靭性が低下することから鉄系金属含有量は３〜ｌＯ重量
Ｘのものとした。

また、超硬合金母材の化学的摩耗の進行を抑えるために
はダイヤモンド膜の厚さは１μｍ程度でもよいのである
が、木材中に砂などの硬質物質を含む材料を切削した場
合、刃先が微小チッピングを起こし、このような場合に
はその箇所から摩耗が進行する。したがって、刃先が小
さな欠損を起こしてもなお摩耗の進行を抑えるためには
ダイヤモンド膜が厚い方がよいのであるが、チッピング
により刃先の鋭利さが失われて寿命に到ることを考えれ
ば膜厚は２００μ璽以下で十分である。

超硬合金上にダイヤモンドを合成すると、ダイヤモンド
膜が多結晶体から成っているため、表面の平滑な基体を
用いた場合でも合成された膜の表面は粗くなる。一般に
、切削においては、刃先の表面が粗いと切り屑の流れが
悪くなり、このため切削抵抗が増大する。また、切削抵
抗の増大に伴い、ダイヤモンド膜にかかる切削応力も大
きくなりダイヤモンド膜が剥離しやすくなる。

さらに、ダイヤモンド膜の被覆により刃物の切れ刃の丸
味が大きくなり、これは膜厚の増加とともに増大するの
であるが、平滑な表面が要求されるような加工において
は切れ刃の丸味の増大は好ましくない、したがって、耐
剥離性の高い木材加工用刃物を得るためには刃先にかか
る切削抵抗を減らさなければならない。この目的のため
には、ダイヤモンド被覆後少なくとも切り屑の流れるす
くい面上にダイヤモンド膜を研磨またはラップにより平
滑にするのが効果的である。

また、すくい面側に加えて逃げ面側も研磨またはラップ
することによって切り刃の丸味を小さくすることができ
、したがって刃先にかかる切削抵抗をより小さくするこ
とができ、ダイヤモンド膜の剥離もなく鋭利な刃先を持
続できる。このとき、切れ刃の丸味は小さい方が好まし
いのであるが、０．１μ−以下に加工するのは難しく、
また１０μｍを越えると材料の仕上げ面が粗くなる。

逃げ面側のダイヤモンド膜を研Ｍまたはラップし鋭利な
切れ刃を形成するより、逃げ面側のダイヤモンド膜を研
磨により除去する方が容易な場合があり、また刃の寸法
を整えるためこのようにする必要のある場合もある。さ
らには使用後のカッター刃の逃げ面側を再研磨し再び鋭
利な刃先を形成して使用することも可能である。逃げ面
側のダイヤモンド膜を除去した場合には逃げ面側の超硬
合金の被削材と直接触れる部分が化学的腐食の影響を受
は易いため刃先の後退が６大きくなるのであるが、膜厚
が５μ−以上ではその影響は小さくなる。

このとき、ダイヤモンド膜は厚いはと超硬母材と切れ刃
の距離が離れるため超硬合金の摩耗は遅くなるのである
が、膜厚が５００μｍ以上ては被削材と超硬合金が直接
触れなくなり膜厚の効果はなくなる。　　以下に実施例
を持って本発明の詳細について述べる。

（実施例） 実施例１ 金属コバルト７蚤ｊｉｚと炭化タンタル２重ｆｌｚを含
有し残部が炭化タングステンと不可避不純物から成り刃
幅３０１１１１１、刃角５５°、厚さ１．５重１ｍの超
硬合金製木材加工用カッター刃に熱フィラメン）　ＣＶ
Ｄ法にてダイヤモンド膜を被覆した。ダイヤモンドの膜
厚は刃先部で約５μ輌とした。この刃物を用いて以下の
条件で切削を行った。

被削材　　：　　アビトン カッタ径　：　　直径　＋２０ｎｕｓ 回転数　　：　　６０００ｒρ悟 送材速度　：　　６ｍ／ｌ１ｌｉｎ 切込み深さ：　　０．８ｍ− すくい角　＝２０６ 切削方式　：　　アップカット アビトン材はシリカを多く含有し、硬度が高いため切削
用刃物としては一般に超硬合金製刃物が用いられている
。そこで本発明のダイヤモンド被覆木材加工用刃物の他
に、比較例として被覆処理を施してない超硬合金製刃物
についても同じ条件下でアビトン材の切削を行った。そ
の結果を第１図に示す。

第１図は刃先線を示し、切削前後の刃先線を比較するこ
とによって、切削による切れ刃の後退量を知ることがで
きる。第１図に見られるように、本発明のダイヤモンド
被覆木材加工用カッター刃を用いた場合には、１０００
ｎ切削後も刃先線がほとんど変化しないのに対し、被覆
処理を施してない超硬合金製カッター刃の場合には２２
０ｍ切削後刃先線が最大用μｍ後退していた。

実施例２ 第２図ないし第４図に示すように、金属コバルトを３．
５重ｔχ含有し残部が炭化タングステンと不可避不純物
から成る母材１に切れ刃の丸味を５μｍに九ホーニング
した、刃幅が２５ｍｍ、刃角αが７０゜厚さＴが１．５
ａ＋ｍの超硬合金製木材加工用カッター刃に熱フィラメ
ントＣＶ［ｌ法にてダイヤモンド膜２を被覆した。ダイ
ヤモンド膜の厚さは刃先部で約５０μ糟とした。

ダイヤモンド膜被覆処理後、このカッター刃の刃先を研
磨により第２図、第３図および第４図に模式的に示すよ
うに加工した。第２図ないし第４図中の破線は研磨加工
前の刃先形状を示し、実線は研磨加工後の刃先形状を示
す、また、第２図ないし第５図中、３は研磨加工により
除去されたダイヤモンド膜部分、４は研磨加工により除
去された超硬合金母材部分を示す。

第２図に示したすくい面のみを研磨加工したカッター刃
をＡ、第３図に示したすくい面および逃げ面を研磨した
カッター刃を８．第４図に示したすくい面を研磨しつい
で逃げ面のダイヤモンド膜を研磨により除去したカッタ
ー刃をＣとして、以下に示す条件で合板の切削試験を行
った。

被削材　　：　　ファイバーボード カッター径：　直径　１２０ａ＋ｍ 回転数　　：　　６０００ｒｐｍ 送材速度　：　　６＋＋／ｗｉｎ 切込み深さ：　　０．８ｍｍ 切削方式　：　　アップカット ファイバーボードは木質の繊維を樹脂で固めた合板で、
このため材料中に樹脂成分が多く含まれる。この材料の
切削にも一般には超硬合金製カッター刃が用いられてい
る。本発明のカッター刃Ａ、Ｂ、　Ｃを用いて上記条件
下で合板の切削を行い、切削前後の刃先線を調査した結
果を第５図に示した。

また、第６図には比較例として被覆処理を施してない超
硬合金製カッター刃についての結果も併せて示した。

第６図に示されるように本発明のカッター刃Ａ、Ｂ、　
Ｃは２００Ｉ切削後も刃先線が殆ど変化していないのに
対し、被覆処理を施してない超硬合金製カッター刃は５
０ｍ切削後すでに刃先線が２０μ錫も後退していた。

以上に示したように本発明のダイヤモンド被覆木材加工
用刃物は従来の刃物に較べ刃先後退速度が非常に遅く、
長時間に渡って優れた切削性能を維持することができる
。また、樹脂、プラスチック類を切削した場合にも木材
あるいは合板と同様な摩耗形態を示すことが知られてお
り、従ってこれらの切削においてもダイヤモンド被覆刃
物が優れた切削性能を示すと考えられる。

（効果） 本発明のダイヤモンド被覆木材加工用刃物によれば、長
時間に渡って優れた切削性能を発揮することができ、し
たがって性能コスト比も従来の木材加工用刃物に較べ十
分に上げることができ産業上非常に有益である。

３・・・ダイヤモンド膜の研磨により除去された部分４
・・・超硬合金母材の研磨により除去された部分５・・
・すくい面 ６・・・逃げ面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）超硬合金製刃物母材の少なくとも刃部に、気相合
   成法により１〜２００μｍの厚さのダイヤモンド膜が被
   覆されていることを特徴とするダイヤモンド被覆木材加
   工用刃物。
2. （２）超硬合金製刃物母材の少なくとも刃部に気相合成
   法により５〜５００μｍの厚さのダイヤモンド膜が被覆
   され、刃部の逃げ面側のダイヤモンド膜が研磨加工によ
   り除去されていることを特徴とするダイヤモンド被覆木
   材加工用刃物。
3. （３）超硬合金製刃物母材の刃部のすくい面、またはす
   くい面と逃げ面のダイヤモンド膜が表面粗さ２μｍ以下
   に研磨され、かつ切れ刃の丸味が０．１〜１０μｍであ
   る請求項１または２記載のダイヤモンド被覆木材加工用
   刃物。
4. （４）超硬合金製刃物母材の鉄系金属含有量が３〜１０
   重量％である請求項１，２または３記載のダイヤモンド
   被覆木材加工用刃物。