基板と、磨耗防止皮膜のついたブレードのある歯体とをもつ鋸刃
【課題】基板と、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯に磨耗保護皮膜が設けられている鋸刃の提供。
【解決手段】鋸刃 (15) が基板 (16)と、切断エッジ (3) をもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯 (2) を夫々ひとつもつ複数の歯体 (1) とを示し、このとき、切断歯 (2) には、切断エッジ (3) を覆って拡がる磨耗保護皮膜 (7) が設けられている。切断歯 (2) の切断エッジ (3) は、磨耗保護皮膜 (7) のない状態に関するとき、0,005 mm と 0,045 mm との間の刃半径 (4) を有する。切断エッジ (3) をもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯 (2) を製造するために歯体 (1) を研磨し、切断エッジ (3) がほぼ0,005 mm と 0,045 mm との間の、とりわけ、ほぼ0,010 mm と 0,025 mm との間の刃半径 (4) を示すように切断歯 (2) を仕上げ加工し、磨耗保護皮膜 (7) が切断エッジ (3) を覆って拡がるように、切断歯 (2) の上に磨耗保護皮膜 (7) を形成するという手順によって、鋸刃 (15) が製造される。
【解決手段】鋸刃 (15) が基板 (16)と、切断エッジ (3) をもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯 (2) を夫々ひとつもつ複数の歯体 (1) とを示し、このとき、切断歯 (2) には、切断エッジ (3) を覆って拡がる磨耗保護皮膜 (7) が設けられている。切断歯 (2) の切断エッジ (3) は、磨耗保護皮膜 (7) のない状態に関するとき、0,005 mm と 0,045 mm との間の刃半径 (4) を有する。切断エッジ (3) をもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯 (2) を製造するために歯体 (1) を研磨し、切断エッジ (3) がほぼ0,005 mm と 0,045 mm との間の、とりわけ、ほぼ0,010 mm と 0,025 mm との間の刃半径 (4) を示すように切断歯 (2) を仕上げ加工し、磨耗保護皮膜 (7) が切断エッジ (3) を覆って拡がるように、切断歯 (2) の上に磨耗保護皮膜 (7) を形成するという手順によって、鋸刃 (15) が製造される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板と、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯を夫々ひとつもつ複数の歯体とを有する鋸刃に関するものであり、このとき、切断歯には、切断エッジを覆って拡がる磨耗保護皮膜が設けられている。
【０００２】
この鋸刃は、特に板鋸または丸鋸にかかわるものである。特に少なくとも歯体は、少なくも部分的には超硬合金を材質とする。
【０００３】
この場合、幾何学的に規定された切断形状の切断歯を用いた、切削加工による切断処理とは、この申請の中では、DIN 8580 の意味で、回転操作とボーリング、フライス、平削り、ブローチ、鋸切断とやすり仕上げを意味すると理解されうる。幾何学的に規定されない切断形状の切断歯を用いた、切削加工による切断処理と見なされうるのは、とりわけ、研磨とホーニング仕上げ、ラップ仕上げである。
【背景技術】
【０００４】
カナダのトロントにあるタングステン・ツール・アンド・ソー社が、インターネット上でhttp://www.tungstentool.com/amada_aurora.htmlのアドレスのもとに登場したことから、基板と、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯を夫々ひとつもつ複数の歯体とを有する板鋸が公知であり、このとき、切断歯には、切断エッジを覆って拡がる磨耗保護皮膜が設けられている。磨耗保護皮膜は窒化チタン (TiN) を材質とする。この公知の板鋸における問題は、磨耗保護皮膜が板鋸の作動中、すでに比較的短い時間の後に歯体から剥離し、そのため磨耗を低減する特性が失われることである。
【発明の課題】
【０００５】
この発明の基礎にある課題は、冒頭に説明された種類の鋸刃を準備することであり、この鋸刃の歯体および特にその切断歯は、従来の技術水準に比べて比較的長期に、またより優れた仕方で、磨耗に対して保護されているように形成される。
【解決の手段】
【０００６】
この課題は、発明に従って、独立した特許請求項１ないし１０を用いて解決される。
【０００７】
したがって、切断歯の切断エッジは、磨耗保護皮膜をもたない状態に関するとき、0,005 mm と 0,045 mm との間の刃半径を示す。
【従来の技術】
【０００８】
アメリカ合衆国のイーストロングメドーにあるアメリカン・ソー・アンド・マニュファクチャリング社が、「レノックス」というブランド名で、インターネット上にhttp://www.lenoxsaw.com/armor_blk.htmlのアドレスのもとに登場したことから、基板と、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯を夫々ひとつもつ複数の歯体とを有する板鋸が公知であり、このとき、切断歯には、切断エッジを覆って拡がる磨耗保護皮膜が設けられている。この場合、磨耗保護皮膜は窒化チタン (TiN) を材質とする。この公知の板鋸には、磨耗保護皮膜が板鋸の作動中、すでに比較的短い時間の後に歯体から剥離し、そのため磨耗を低減する特性が失われるという問題がある。
【０００９】
アメリカ合衆国のイーストロングメドーにあるアメリカン・ソー・アンド・マニュファクチャリング社が、「レノックス」というブランド名で、インターネット上にhttp://www.lenoxsaw.com/armor_gold.htmlのアドレスのもとに登場したことから、基板と、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯を夫々ひとつもつ複数の歯体とを有するもうひとつの板鋸が公知であり、このとき、切断歯には、切断エッジを覆って拡がる磨耗保護皮膜が設けられている。この場合、磨耗保護皮膜は窒化チタン (TiN) を材質とする。この公知の板鋸においてもまた、磨耗保護皮膜が板鋸の作動中、すでに比較的短い時間の後に歯体から剥離し、そのため磨耗を低減する特性が失われるという問題がある。
【００１０】
さらに、ドイツ特許明細書 DE 43 00 622 C2 からは、基板と、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯を夫々ひとつもつ複数の歯体とを有する板鋸が公知である。歯体には超硬合金を取り付けておくことができ、このとき、これらの超硬合金製チップは、研磨作業によって、とりわけ切断エッジの領域において、それらの最終的な形態を得る。磨耗を低減するための特別な対策は準備されていない。
【００１１】
特許申請者による冊子『精密板鋸』2005年版の44-46頁から、連続的ないし不連続的に形成されたエッジの領域において、ダイヤモンド粒子を材質とするメッキ被覆の設けられた基板を有する板鋸が公知である。したがって、これは幾何学的に規定されない切断形状の、ダイヤモンド粒子によって形成された複数の切断歯をもつ板鋸にかかわるものである。ここには、すくい角を有し基板から突出したエレメントという意味での歯体は無い。そのような、幾何学的に規定されない切断形状の切断歯をもつ板鋸は、どちらかといえば研磨しつつ加工するものである。メッキ被覆の厚さは、ほぼ0,3 mm から 0,4 mm までになる。ダイヤモンド粒子は、ニッケル層のなかに保持され固定されている。しかしながら、その結果として、基板の材質上に十分な固着が得られず、そのような板鋸の作動中には、切断エッジの領域において崩壊現象が現れる。
【００１２】
またさらに、リヒテンシュタインのシャーンにある（株）プラズマ＋ラバー・コーティング社が、インターネット上に http://www. rhenotherm.de/Dlcdlc.html のアドレスのもとに登場したことから、幾何学的に規定された切断形状を有する切削加工具、すなわち、その台金の領域において磨耗保護皮膜の設けられたドリルが公知である。このとき磨耗保護皮膜とは、硬質で薄い DLC 層（DLC ＝ ダイヤモンドライクカーボン）のことである。DLC 層は、その有する摩擦係数が小さいため、動作中には切りくずの流れを比較的わずかしか妨げず、また動作中には、単に穏やかな温度上昇が生じるだけであるという点でも有利である。DLC 層の形成は、化学気相蒸着法 (CVD) によって行われる。
【００１３】
従来の技術において一般に公知であるとおり、上記説明による CVD 処理は、たいていの場合、減圧状態の高温下で行われる。この処理は、基板の材質の許容負荷温度にその限界があるため、たとえばドリルなどの、切断歯の寸法が切りくず厚さに対する或る決まった関係にあるような切削加工具への応用は制限を受ける。このようなドリルでは、 0,060 mm および 0,200 mm の刃半径をもつ切断エッジが典型的である。ほぼ 0,200 から 0,800 mm までの切りくず厚さが、これに属する。これらの関係は、原則的に、丸鋸を用いたのこぎり切断において与えられる幾何学的な諸条件によって変化する。
【００１４】
なおまた、従来の技術では、基板と、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯を夫々ひとつもつ複数の歯体とを有する鋸刃が、一般に公知である。切断歯は超硬合金を材質としており、歯前面部と歯後面部との研磨によって、仕上げ加工される。歯前面部と歯後面部との研磨された状態では、その結果として、中央に 0,005 と 0,010 mm との間の「刃半径」が得られる。しかし、これはどちらかといえば偶然に得られた、切断歯の刻み目にかかわるものである。切断エッジそのものは加工されていない。そのような大きさと、このような偶然の不規則な形状において、刃半径を云々するのは、あまり適切ではない。これに属する切りくず厚さは、ほぼ 0,003 mm から 0,020 mm までの範囲におさまっている。磨耗を低減するための特別な対策は準備されていない。
【発明の実施の形態】
【００１５】
本発明は、基板と、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯を夫々ひとつもつ複数の歯体とを有する鋸刃に関するものであり、このとき、切断歯には、切断エッジを覆って拡がる磨耗保護皮膜が設けられており、また、切断歯の切断エッジは、磨耗保護皮膜のない状態に関するとき、0,005 mm と 0,045 mm との間の刃半径を示す。
【００１６】
さらに、本発明は、基板と複数の歯体とを有する鋸刃を製造するための手順に関するものであり、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯を製造するために歯体を研磨する手順と、切断エッジがほぼ0,005 mm と 0,045 mm との間の刃半径を示し、とりわけ、ほぼ0,010 mm と 0,025 mm との間の刃半径を示すように、切断歯を仕上げ加工する手順と、磨耗保護皮膜が切断エッジを覆って拡がるように、切断歯の上に磨耗保護皮膜を形成する手順とを有する。
【００１７】
本発明の基礎には、鋸刃の磨耗特性を向上させるために、まず鋸刃を故意に、また明確に規定された仕方で特定の「磨耗」にさらす必要があるという驚くべき認識が存する。そのうえで磨耗保護皮膜を設けることができ、これにより、従来の技術において公知であるような、加工されておらず不規則な鋭い切断エッジの場合と比較して、磨耗保護皮膜は、明らかにより良くまたより長く切断歯に固着する。明確に規定された磨耗とは、精確に言えば、ほぼ 0,005 mm と 0,045 mm との間になる刃半径を、鋸刃の切断歯の切断エッジに付加することである。この大きさ指示は、磨耗保護皮膜が形成されていない鋸刃の状態に関係したものである。磨耗保護皮膜が形成された後では、この磨耗保護皮膜が、その外側表面をもって有効な切断歯と切断エッジとを構成し、切断エッジにおいて、磨耗保護皮膜の厚さに応じて、ひとつの別の（より大きな）有効な刃半径を与えることは、言うまでもない。
【００１８】
まず、のこぎり切断においては、これとは別の、たとえばボーリングやフライスといった、幾何学的に規定された切断形状の切断歯を用いた同じく切削加工による切断処理に比べて、素材から比較的細かい切りくずが削り取られるべきであることに留意しなければならない。のこぎり切断において費やされるべき合応力は、概ね切りくず厚さに比例して変動する。したがって、より大きな切りくずは、細かい切りくずに比べて、より大きな合応力を要求する。このことは、のこぎり切断において作り出されるべき、およそ 0,015 mm から 0,030 mm までの範囲にある有効な切りくず厚さが、好適な加工結果をもたらすという、特許申請者の認識に対応している。有効な切りくず厚さとは、歯体ごとの理論的な送りとは違い、歯体ごとの事実的な送りのことと理解されるべきである。歯体ごとの事実的な送りは、切断溝を、個々の歯体に割当てられた切削セグメントへ分割することによって得られる。そのような比較的細かい切りくずは、専門家たちによる従来の知見によれば、きわめて鋭いエッジを形成された切断エッジを有する鋸刃によってのみ作り出されうる。これは、切断歯の「刃半径」が個々の歯体において、きわめて小さい寸法に決められるべきであるということを意味する。もしも、超硬合金を素材とする切断エッジが、歯前面部と歯後面部との研磨によって製造されるとすれば、比較的鋭い歯体をもった鋸刃は、大いに生産されうる。歯体は、ほぼ 0,005 mm の大きさにあたる、きわめて小さな刃半径を有する。しかし、これは、どちらかといえば偶然に得られた切断歯の刻み目にかかわるものである。切断エッジそのものは加工されていない。そのような大きさと、このように偶然の不規則な形状において、そもそも刃半径について云々するのは、あまり適切ではない。
【００１９】
さらに、本発明の基礎には、少なくとも切断エッジの領域にわたって歯体の切断歯の表面を、少なくもひとつの磨耗防止皮膜で覆うことによって、鋸刃の特性を向上させることが有意味であるという認識もまた存する。磨耗防止皮膜は、これを切断歯の全体や歯体の全体、基板の一部分を覆うように拡げたり、あるいは極端な場合には、鋸刃の全体を覆うように拡げたりすることもできる。だが、好ましいのは、磨耗防止皮膜が切断歯の全体と基板の一部分とを覆うように拡げられる場合の形成である。ただし、このような磨耗防止皮膜は、従来の技術とは違い、予想される鋸刃の寿命に対応して、基体ないし歯体の材質の上で充分に良好な仕方で固着しているべきである。磨耗防止皮膜は、それがのこぎり切断に際して、改善された特性をもたらすように選択される。たとえば、そのような磨耗防止皮膜は、鋸刃の耐久時間をより長くすることが実現できるように、より大きな硬度をもたらし、それによって磨耗に対する抵抗の改善をもたらすべきである。また、そのような磨耗防止皮膜の摩擦係数が比較的小さければ、のこぎり切断に際して切りくずの流れが良好となり、鋸刃そのものの温度上昇もわずかしか生じない結果となり、これもまた有利なことである。
【００２０】
ところが、本発明に即した認識によれば、従来の技術による鋸刃の場合、そのような磨耗防止皮膜を歯体の切断歯における鋭い切断エッジの領域に固着させることには問題がある。このことは、たとえば 0,005 mm と 0,010 mm との間の領域に入る刃半径のような、小さい刃半径の場合に特に当てはまる。この場合には、従来の技術によって形成された磨耗防止皮膜の中に応力が発生し、これによって、磨耗防止皮膜が持続的に固着せず、極端な場合には、残留応力の解放それ自体の結果として、きわめて速やかに表面から剥離するという結果に至りうる。のこぎり切断の際に働く力もまた、従来の技術における磨耗防止皮膜がそのような仕方で剥離するプロセスを引き起こすか、または少なくとも促進することがありえ、そのとき、このような公知の鋸刃については充分な耐久時間が得られないことになる。
【００２１】
さて、本発明は、可能なかぎり鋭く形成された切断エッジの実現という目標を故意に放棄している。本発明によって、切断エッジの領域における幾何学的諸条件は、一方では鋭い鋸刃が要求され、他方では磨耗保護皮膜の充分な固着が要求されるという互いに対立した諸要求の間で最適条件が実現されうるような値域に適用される。この最適条件は、 0,015 mm と 0,030 mm との間の領域に入る切りくず厚さに適合されている。研磨処理によって作り出されうる刃半径よりも多少大きい刃半径が選択される。このような、その限りでは拡大された刃半径によって、鋸刃の鋭さは減じられる。刃半径は、 0.004 mm と 0,05 mm との間の領域に設定される。特別に良好な加工結果が実現されるのは、刃半径が 0,010 mm と0,025 mm との間にあるときである。これが顕微鏡的には決して精密な半径にかかわるものでないことは勿論であるが、それは、このような精密な半径が実際上は製造できないものだからである。とはいえ、平均的な半径は、前記の値域に入っている。本申請では、未仕上げの切断歯が鋭いエッジの形をもたないという結果をもたらす、もうひとつ別の湾曲した形態もまた、半径という意味で理解されるべきである。これにより、磨耗保護皮膜の充分な固着能力が、鋸刃のこれに応じた寿命とともに得られることになる。それと同時に、従来の技術による鋸刃と比較して、本発明による鋸刃と従来の技術による鋸歯とを或る一定の時間にわたって使用し続けた後の、比較時点における合応力の低減が生じるが、これは、本発明による鋸刃では、前記説明の刃半径の領域が、その時点でもなお、この比較時点においては既にかなりの程度磨耗している従来の技術による鋸刃の場合よりも小さいからである。
【００２２】
鋸刃の切断歯は、超硬合金を材質とするのが望ましく、それゆえ、とりわけウォルフラムないしコバルトと合金されたスチールが望ましい。この場合、ウォルフラムが本来の硬質材料であり、コバルト、および場合によってはその他の合金元素が、バインダーである。だが、たとえば高速度鋼 (HSS) を使用することもできる。磨耗保護皮膜は硬質材料を材質とする。硬質材料としては、とりわけ TiN と TiCN 、 TiAIN 、CrN および DLC を考えることができる。磨耗保護皮膜は、単層的または多層的に形成されうる。単層構造の場合には、磨耗保護皮膜は、とりわけ TiN または TiCN 、 TiAIN 、ないし CrN を材質とする。たとえば２層ないし３層、あるいは４層といった、複数の相異なる層が、全体として磨耗保護皮膜を構成することもできる。そのような多層構造の場合には、少なくともひとつの中間層が、とりわけ TiN または TiCN 、 TiAIN 、ないし CrN を材質とし、中間層の上に設けられた表面層は、とりわけ DLC を材質とする。磨耗保護皮膜は、物理気相蒸着法 (PVD) によって形成されるのが望ましい。多層構造の場合、このことは、表面層についても、また少なくともひとつの中間層についても、同様にあてはまる。
【００２３】
原則的に、本発明による鋸刃の歯体の切断歯は、研磨によって製造される。研磨に続いて、仕上げ加工が行われ、これは切断エッジの鋭さを低減するためであるか、ないしは刃半径を大きくするためであるか、ないしは切断エッジを或る程度丸み付けしたり面取りしたりするために行われるものである。このような、鋭さの低減および面取りのためにの仕上げ加工は、とりわけブラッシングやショットピーニング、あるいはデバリングによって行われることができ、したがって、切断エッジに対して丸み付け効果とばり取り効果とを及ぼす手段によって行われることができる。とはいえ、この仕上げ加工は、切れ味の悪い鋸刃が出来上がらないように、つまり鋸刃の使用期間の終わり頃になって磨耗によって与えられるような鋸刃が出来上がらないように、制限されていなければならない。切り取られるべき切りくず厚さが比較的厚くなり、つまりは約 0,060 mm の領域に入るような鋸刃の特性もまた避けられるべきである。
【００２４】
鋸刃の基体の材質は、超硬合金が好適である。この鋸刃は、特に板鋸または丸鋸にかかわるものである。板鋸の場合、基体は板後面部であり、そこから歯体が突き出ている。このときは、歯体もまた超硬合金を素材として形成され、まずフライスによって、次に研磨によって製造され仕上げられる。しかしながら、歯体は、単に超硬合金製のチップのみを示すこともでき、この場合には、チップを除いた歯体と基体とは、たとえばスチールなどの、より軟らかい材質を素材とすることができる。さらに、超硬合金製のチップには PKD （多結晶ダイヤモンド）を装備することができる。そのうえで、歯体は仕上げ加工される。これによって、磨耗防止皮膜が形成されるに先立って、切断歯の幾何学的形態が決定される。
【００２５】
基体の材質の上、ないしは、歯体の切断歯の領域における歯体の材質の上に、多層的な、とりわけ２層的な磨耗保護皮膜を形成するのが特に有効である。このときには、まず、TiN と TiCN 、 TiAIN 、CrN から成るグループを素材とする中間層が形成されることが好ましい。中間層の厚さは、ほぼ 0,002 mm から 0,004 mm までの範囲に入る大きさが好適である。中間層の役割は、表面層の固着を向上させること、および、いわば表面層と基体ないし歯体の材質との間で障壁層のような効果を生むことである。このことは、とりわけ、好ましい DLC 層が表面層として準備されている場合に当てはまる。表面層もまた、ほぼ 0,002 mm から 0,004 mm までの範囲に入る厚さをもつことが好適である。これにより、出来上がった歯体では、完全な（２層的）磨耗防止皮膜の厚さがほぼ 0,004 mm から 0,008 mm までとなり、有効な切断歯半径がほぼ 0,016 mm から 0,031 mm までの範囲に入る大きさとなって、要するに、ちょうど予想された切りくず厚さの領域に入る。
【００２６】
本発明の有利な発展形態は、諸々の請求項と説明と図面とに基づいて与えられる。詳細な説明の冒頭に指摘された、諸々の特徴と複数の特徴の組み合わせとに基づく利点は、単なる実例にすぎず、その他の仕方や追加的な仕方で効果を発揮することも可能であり、そのとき、これらの利点は、必ずしも本発明に即した実施形態によって実現されねばならないわけではない。この他の諸特徴は、図面に基づいて、とりわけそこに説明された形態と、複数の部品相互の相関的な寸法と、これらの部品の相関的な設計、ならびに効果の結合とに基づいて認識されうる。本発明の相異なる実施形態の諸特徴の組み合わせ、あるいは、相異なる請求項の諸特徴の組み合わせは、これもまた、請求項において選択された諸々の参照指示から逸脱する仕方で可能であり、これらの指示によって刺激されているのである。このことは、独立した図面に表示された諸特徴、あるいは、これらの図面の説明に際して指摘された諸特徴にも当てはまる。これらの特徴は、また、相異なる請求項の諸特徴とも組み合わせられうる。同様に、請求項の中で説明された諸特徴が、本発明のさらに進んだ実施形態に関して脱落することもありうる。
（図面の詳細な説明）
【００２７】
図１は、板鋸１７の形態における、本発明に即した鋸刃１５の実施形態例１の一部分を示す概略構成図である。鋸刃１５は、基板１６と、複数の歯体１とを示す。このとき、図１が示しているのは、鋸刃１５の一部分にすぎないため、基板１６と歯体１もまた、その一部が示されているにすぎない。基板１６が、その延長上で、さらに多くの歯体１を示すのは勿論のことである。
【００２８】
図２は、超硬合金チップ１９を有する板鋸１８の形態における、本発明に即した鋸刃１５の実施形態例２の一部分を示す概略構成図である。超硬合金チップ１９は、この他の形態を示すこともできる。
【００２９】
図３は、丸鋸２０の形態における、本発明に即した鋸刃１５の実施形態例３を示す。丸鋸２０は、同様に、超硬合金チップを示すこともできるだろう。
【００３０】
図４は、のこぎり切断が行われている最中の、ひとつの歯体１の先端を示す拡大詳細図である。これは、鋸刃１５の、図１から図３までに説明された実施形態における歯体１の実例にかかわるものである。歯体１は、切断歯２を示す。歯体１は、少なくとも部分的には、超硬合金を素材としており、この超硬合金は、切断歯２の領域全体に拡がっている。それに属する刃半径４を有する切断エッジ３において、切断歯２が終わっている。刃半径４は、 0,005 mm と 0,045 mm との間の領域にあり、正確には、 0,010 mm と 0,025 mm との間にある。刃半径は、研磨によって製造され、仕上げ加工によって、前記の領域に限定される。切断エッジ３において、刃後面部２２と歯前面部２３とが接合している。
【００３１】
このような仕方で形成され幾何学的に規定された切断形状の切断歯２の上で、まず中間層５が、次いで表面層６が形成され、これらの層が一緒になって、ひとつの磨耗保護皮膜７を構成する。したがって、この場合には、２層的に構成された磨耗保護皮膜７が得られる。磨耗保護皮膜７がひとつの層から成ることもできるし、ふたつ以上の層から成ることもできるのは勿論のことである。ここで示された場合には、中間層５が窒化チタン (TiN) を示し、表面層６が DLC （ダイヤモンドライクカーボン）を示す。これらのふたつの層５と６は、物理気相蒸着法 (PVD) によって次々に形成された。したがって、のこぎり切断の際には、磨耗保護皮膜７の外側の表面が有効な切断エッジを構成する。
【００３２】
このような、複数の歯体１を有する本発明に即した鋸刃１５は、のこぎり切断に際して、加工品８の表面９の側から、加工品９の材料の中へと押し入り、そのとき、切りくず１０ないしは切りくずの連鎖１０を削り取る。その結果として、切りくず厚さ１１が得られる。切りくず厚さ１１は、 0,015 mm と 0,030 mm との間に入る大きさの領域の中で求められており、これは切断歯２ないし切断エッジ３の、上記説明による寸法に相関的である。刃半径４は、ほぼ切りくず厚さ１１の領域に対応する領域の中に入っていることが認識されうる。この領域は、切りくず厚さ１１の領域に等しいか、わずかに小さい大きさであることができる。これによって、鋸刃１５には、比較的細かい切りくず１１を加工品８から削り取るような、まだ充分に鋭い歯体１の装備が実現され、そのとき有利なことには、必要となる合応力が小さく抑えられ、表面層６の特性によって切りくずが容易に流れ去り、歯体１の温度上昇も少なく抑制されるという結果が得られる。
【００３３】
図５は、のこぎり切断が行われている最中の、図１に従った歯体１の先端を示す、さらに詳しい拡大詳細図である。ただし、ここでは、鋸刃１５が既に或る程度の時間にわたって使用された後の状態が示されている。したがって、部分的には既に磨耗防止皮膜７の磨耗が進んでいることが認識されうる。切断歯２もまた、もはや本来の形態を示していない。ただし、図５は同時に、磨耗防止皮膜７の一部がまだ崩れずに在り、なおも切りくずとの関係を保っていることを示してもいる。したがって、磨耗防止皮膜７は、その磨耗を防ぐ効果を部分的には発揮し続けており、このような状態においても、まだ、鋸刃１５の寿命を長くしているのである。
【００３４】
図６は、ひとつのグラフにおいて、歯体１の切断歯２ないし切断エッジ３の領域における幾何学的形態と、磨耗保護皮膜７の固着力との最適の調整を図式的に説明している。このグラフは、単に傾向を説明するためだけのものにすぎない。横軸上には刃半径４がとってある。縦軸上には、一方で合応力が、他方で磨耗防止皮膜７の固着力が示されている。
【００３５】
ここで得られた実線の曲線１２は、加工品８における切断のために必要な合応力を表している。刃半径４が増大するにつれて、合応力も増大する。このような結果は、磨耗によって摩滅し鋭さを失った鋸刃１５のほうが、新品の鋭い鋸刃１５に比べて、より大きな合応力を必要とするという観察に対応している。したがって、きわめて鋭い切断エッジ３では、合応力が小さくなり、有利である。ただし、磨耗保護皮膜７の固着力は刃半径４が減少するとともに同じく減少することを、さらに破点線の曲線１３が示している。その結果、磨耗保護皮膜７がその効果を望ましい仕方で発揮できないという傾向が生じる。これらのふたつの反対方向へ向かう傾向ないしはこれに対応した曲線１２と１３から、交点１４が得られる。この交点１４において、最適条件が見出される。本発明によれば、交点１４は、刃半径４がほぼ 0,005 mm と 0,045 mm との間にあり、とりわけ、ほぼ 0,010 mm と 0,025 mm との間にある場合にあたる。
【００３６】
最後に、図７は、本発明に即した鋸刃１５の、磨耗防止皮膜７が施された歯体１の先端を示す顕微鏡写真である。刃半径４は、ほぼ 0,016 mm になる。これが顕微鏡的には決して精密な半径にかかわるものでないことは認識されうる。それは、このような精密な半径が実際には製造できないからである。とはいえ、平均的な半径は、前記の値域に入っている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
次に、本発明を、図に示された好適な実施形態の実例に基づいて詳細に説明する。
【図１】板鋸の形態における、本発明に即した鋸刃の実施形態例１の一部分を示す概略構成図である。
【図２】超硬合金チップを有する板鋸の形態における、本発明に即した鋸刃の実施形態例２の一部分を示す概略構成図である。
【図３】丸鋸の形態における、本発明に即した鋸刃の実施形態例３を示す。
【図４】のこぎり切断が行われている最中の、ひとつの歯体の先端を示す拡大詳細図である。
【図５】のこぎり切断が行われている最中の、ひとつの既に部分的には磨耗の進んだ歯体の先端を示す、さらに詳しい拡大詳細図である。
【図６】合応力と、切断エッジを覆う磨耗防止皮膜の固着力との変化を示すグラフである。
【図７】本発明に即した鋸刃の、磨耗防止皮膜が施された歯体の先端を示す顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００３８】
番号表示リスト
1 歯体
2 切断歯
3 切断エッジ
4 刃半径
5 中間層
6 表面層
7 磨耗保護皮膜
8 加工品
9 表面
切りくず
切りくず厚さ
曲線
曲線
交点
鋸刃
基板
板鋸
板鋸
超硬合金チップ
丸鋸
有効な切断エッジ
歯後面部
歯前面部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板と、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯を夫々ひとつもつ複数の歯体とを有する鋸刃に関するものであり、このとき、切断歯には、切断エッジを覆って拡がる磨耗保護皮膜が設けられている。
【０００２】
この鋸刃は、特に板鋸または丸鋸にかかわるものである。特に少なくとも歯体は、少なくも部分的には超硬合金を材質とする。
【０００３】
この場合、幾何学的に規定された切断形状の切断歯を用いた、切削加工による切断処理とは、この申請の中では、DIN 8580 の意味で、回転操作とボーリング、フライス、平削り、ブローチ、鋸切断とやすり仕上げを意味すると理解されうる。幾何学的に規定されない切断形状の切断歯を用いた、切削加工による切断処理と見なされうるのは、とりわけ、研磨とホーニング仕上げ、ラップ仕上げである。
【背景技術】
【０００４】
カナダのトロントにあるタングステン・ツール・アンド・ソー社が、インターネット上でhttp://www.tungstentool.com/amada_aurora.htmlのアドレスのもとに登場したことから、基板と、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯を夫々ひとつもつ複数の歯体とを有する板鋸が公知であり、このとき、切断歯には、切断エッジを覆って拡がる磨耗保護皮膜が設けられている。磨耗保護皮膜は窒化チタン (TiN) を材質とする。この公知の板鋸における問題は、磨耗保護皮膜が板鋸の作動中、すでに比較的短い時間の後に歯体から剥離し、そのため磨耗を低減する特性が失われることである。
【発明の課題】
【０００５】
この発明の基礎にある課題は、冒頭に説明された種類の鋸刃を準備することであり、この鋸刃の歯体および特にその切断歯は、従来の技術水準に比べて比較的長期に、またより優れた仕方で、磨耗に対して保護されているように形成される。
【解決の手段】
【０００６】
この課題は、発明に従って、独立した特許請求項１ないし１０を用いて解決される。
【０００７】
したがって、切断歯の切断エッジは、磨耗保護皮膜をもたない状態に関するとき、0,005 mm と 0,045 mm との間の刃半径を示す。
【従来の技術】
【０００８】
アメリカ合衆国のイーストロングメドーにあるアメリカン・ソー・アンド・マニュファクチャリング社が、「レノックス」というブランド名で、インターネット上にhttp://www.lenoxsaw.com/armor_blk.htmlのアドレスのもとに登場したことから、基板と、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯を夫々ひとつもつ複数の歯体とを有する板鋸が公知であり、このとき、切断歯には、切断エッジを覆って拡がる磨耗保護皮膜が設けられている。この場合、磨耗保護皮膜は窒化チタン (TiN) を材質とする。この公知の板鋸には、磨耗保護皮膜が板鋸の作動中、すでに比較的短い時間の後に歯体から剥離し、そのため磨耗を低減する特性が失われるという問題がある。
【０００９】
アメリカ合衆国のイーストロングメドーにあるアメリカン・ソー・アンド・マニュファクチャリング社が、「レノックス」というブランド名で、インターネット上にhttp://www.lenoxsaw.com/armor_gold.htmlのアドレスのもとに登場したことから、基板と、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯を夫々ひとつもつ複数の歯体とを有するもうひとつの板鋸が公知であり、このとき、切断歯には、切断エッジを覆って拡がる磨耗保護皮膜が設けられている。この場合、磨耗保護皮膜は窒化チタン (TiN) を材質とする。この公知の板鋸においてもまた、磨耗保護皮膜が板鋸の作動中、すでに比較的短い時間の後に歯体から剥離し、そのため磨耗を低減する特性が失われるという問題がある。
【００１０】
さらに、ドイツ特許明細書 DE 43 00 622 C2 からは、基板と、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯を夫々ひとつもつ複数の歯体とを有する板鋸が公知である。歯体には超硬合金を取り付けておくことができ、このとき、これらの超硬合金製チップは、研磨作業によって、とりわけ切断エッジの領域において、それらの最終的な形態を得る。磨耗を低減するための特別な対策は準備されていない。
【００１１】
特許申請者による冊子『精密板鋸』2005年版の44-46頁から、連続的ないし不連続的に形成されたエッジの領域において、ダイヤモンド粒子を材質とするメッキ被覆の設けられた基板を有する板鋸が公知である。したがって、これは幾何学的に規定されない切断形状の、ダイヤモンド粒子によって形成された複数の切断歯をもつ板鋸にかかわるものである。ここには、すくい角を有し基板から突出したエレメントという意味での歯体は無い。そのような、幾何学的に規定されない切断形状の切断歯をもつ板鋸は、どちらかといえば研磨しつつ加工するものである。メッキ被覆の厚さは、ほぼ0,3 mm から 0,4 mm までになる。ダイヤモンド粒子は、ニッケル層のなかに保持され固定されている。しかしながら、その結果として、基板の材質上に十分な固着が得られず、そのような板鋸の作動中には、切断エッジの領域において崩壊現象が現れる。
【００１２】
またさらに、リヒテンシュタインのシャーンにある（株）プラズマ＋ラバー・コーティング社が、インターネット上に http://www. rhenotherm.de/Dlcdlc.html のアドレスのもとに登場したことから、幾何学的に規定された切断形状を有する切削加工具、すなわち、その台金の領域において磨耗保護皮膜の設けられたドリルが公知である。このとき磨耗保護皮膜とは、硬質で薄い DLC 層（DLC ＝ ダイヤモンドライクカーボン）のことである。DLC 層は、その有する摩擦係数が小さいため、動作中には切りくずの流れを比較的わずかしか妨げず、また動作中には、単に穏やかな温度上昇が生じるだけであるという点でも有利である。DLC 層の形成は、化学気相蒸着法 (CVD) によって行われる。
【００１３】
従来の技術において一般に公知であるとおり、上記説明による CVD 処理は、たいていの場合、減圧状態の高温下で行われる。この処理は、基板の材質の許容負荷温度にその限界があるため、たとえばドリルなどの、切断歯の寸法が切りくず厚さに対する或る決まった関係にあるような切削加工具への応用は制限を受ける。このようなドリルでは、 0,060 mm および 0,200 mm の刃半径をもつ切断エッジが典型的である。ほぼ 0,200 から 0,800 mm までの切りくず厚さが、これに属する。これらの関係は、原則的に、丸鋸を用いたのこぎり切断において与えられる幾何学的な諸条件によって変化する。
【００１４】
なおまた、従来の技術では、基板と、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯を夫々ひとつもつ複数の歯体とを有する鋸刃が、一般に公知である。切断歯は超硬合金を材質としており、歯前面部と歯後面部との研磨によって、仕上げ加工される。歯前面部と歯後面部との研磨された状態では、その結果として、中央に 0,005 と 0,010 mm との間の「刃半径」が得られる。しかし、これはどちらかといえば偶然に得られた、切断歯の刻み目にかかわるものである。切断エッジそのものは加工されていない。そのような大きさと、このような偶然の不規則な形状において、刃半径を云々するのは、あまり適切ではない。これに属する切りくず厚さは、ほぼ 0,003 mm から 0,020 mm までの範囲におさまっている。磨耗を低減するための特別な対策は準備されていない。
【発明の実施の形態】
【００１５】
本発明は、基板と、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯を夫々ひとつもつ複数の歯体とを有する鋸刃に関するものであり、このとき、切断歯には、切断エッジを覆って拡がる磨耗保護皮膜が設けられており、また、切断歯の切断エッジは、磨耗保護皮膜のない状態に関するとき、0,005 mm と 0,045 mm との間の刃半径を示す。
【００１６】
さらに、本発明は、基板と複数の歯体とを有する鋸刃を製造するための手順に関するものであり、切断エッジをもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯を製造するために歯体を研磨する手順と、切断エッジがほぼ0,005 mm と 0,045 mm との間の刃半径を示し、とりわけ、ほぼ0,010 mm と 0,025 mm との間の刃半径を示すように、切断歯を仕上げ加工する手順と、磨耗保護皮膜が切断エッジを覆って拡がるように、切断歯の上に磨耗保護皮膜を形成する手順とを有する。
【００１７】
本発明の基礎には、鋸刃の磨耗特性を向上させるために、まず鋸刃を故意に、また明確に規定された仕方で特定の「磨耗」にさらす必要があるという驚くべき認識が存する。そのうえで磨耗保護皮膜を設けることができ、これにより、従来の技術において公知であるような、加工されておらず不規則な鋭い切断エッジの場合と比較して、磨耗保護皮膜は、明らかにより良くまたより長く切断歯に固着する。明確に規定された磨耗とは、精確に言えば、ほぼ 0,005 mm と 0,045 mm との間になる刃半径を、鋸刃の切断歯の切断エッジに付加することである。この大きさ指示は、磨耗保護皮膜が形成されていない鋸刃の状態に関係したものである。磨耗保護皮膜が形成された後では、この磨耗保護皮膜が、その外側表面をもって有効な切断歯と切断エッジとを構成し、切断エッジにおいて、磨耗保護皮膜の厚さに応じて、ひとつの別の（より大きな）有効な刃半径を与えることは、言うまでもない。
【００１８】
まず、のこぎり切断においては、これとは別の、たとえばボーリングやフライスといった、幾何学的に規定された切断形状の切断歯を用いた同じく切削加工による切断処理に比べて、素材から比較的細かい切りくずが削り取られるべきであることに留意しなければならない。のこぎり切断において費やされるべき合応力は、概ね切りくず厚さに比例して変動する。したがって、より大きな切りくずは、細かい切りくずに比べて、より大きな合応力を要求する。このことは、のこぎり切断において作り出されるべき、およそ 0,015 mm から 0,030 mm までの範囲にある有効な切りくず厚さが、好適な加工結果をもたらすという、特許申請者の認識に対応している。有効な切りくず厚さとは、歯体ごとの理論的な送りとは違い、歯体ごとの事実的な送りのことと理解されるべきである。歯体ごとの事実的な送りは、切断溝を、個々の歯体に割当てられた切削セグメントへ分割することによって得られる。そのような比較的細かい切りくずは、専門家たちによる従来の知見によれば、きわめて鋭いエッジを形成された切断エッジを有する鋸刃によってのみ作り出されうる。これは、切断歯の「刃半径」が個々の歯体において、きわめて小さい寸法に決められるべきであるということを意味する。もしも、超硬合金を素材とする切断エッジが、歯前面部と歯後面部との研磨によって製造されるとすれば、比較的鋭い歯体をもった鋸刃は、大いに生産されうる。歯体は、ほぼ 0,005 mm の大きさにあたる、きわめて小さな刃半径を有する。しかし、これは、どちらかといえば偶然に得られた切断歯の刻み目にかかわるものである。切断エッジそのものは加工されていない。そのような大きさと、このように偶然の不規則な形状において、そもそも刃半径について云々するのは、あまり適切ではない。
【００１９】
さらに、本発明の基礎には、少なくとも切断エッジの領域にわたって歯体の切断歯の表面を、少なくもひとつの磨耗防止皮膜で覆うことによって、鋸刃の特性を向上させることが有意味であるという認識もまた存する。磨耗防止皮膜は、これを切断歯の全体や歯体の全体、基板の一部分を覆うように拡げたり、あるいは極端な場合には、鋸刃の全体を覆うように拡げたりすることもできる。だが、好ましいのは、磨耗防止皮膜が切断歯の全体と基板の一部分とを覆うように拡げられる場合の形成である。ただし、このような磨耗防止皮膜は、従来の技術とは違い、予想される鋸刃の寿命に対応して、基体ないし歯体の材質の上で充分に良好な仕方で固着しているべきである。磨耗防止皮膜は、それがのこぎり切断に際して、改善された特性をもたらすように選択される。たとえば、そのような磨耗防止皮膜は、鋸刃の耐久時間をより長くすることが実現できるように、より大きな硬度をもたらし、それによって磨耗に対する抵抗の改善をもたらすべきである。また、そのような磨耗防止皮膜の摩擦係数が比較的小さければ、のこぎり切断に際して切りくずの流れが良好となり、鋸刃そのものの温度上昇もわずかしか生じない結果となり、これもまた有利なことである。
【００２０】
ところが、本発明に即した認識によれば、従来の技術による鋸刃の場合、そのような磨耗防止皮膜を歯体の切断歯における鋭い切断エッジの領域に固着させることには問題がある。このことは、たとえば 0,005 mm と 0,010 mm との間の領域に入る刃半径のような、小さい刃半径の場合に特に当てはまる。この場合には、従来の技術によって形成された磨耗防止皮膜の中に応力が発生し、これによって、磨耗防止皮膜が持続的に固着せず、極端な場合には、残留応力の解放それ自体の結果として、きわめて速やかに表面から剥離するという結果に至りうる。のこぎり切断の際に働く力もまた、従来の技術における磨耗防止皮膜がそのような仕方で剥離するプロセスを引き起こすか、または少なくとも促進することがありえ、そのとき、このような公知の鋸刃については充分な耐久時間が得られないことになる。
【００２１】
さて、本発明は、可能なかぎり鋭く形成された切断エッジの実現という目標を故意に放棄している。本発明によって、切断エッジの領域における幾何学的諸条件は、一方では鋭い鋸刃が要求され、他方では磨耗保護皮膜の充分な固着が要求されるという互いに対立した諸要求の間で最適条件が実現されうるような値域に適用される。この最適条件は、 0,015 mm と 0,030 mm との間の領域に入る切りくず厚さに適合されている。研磨処理によって作り出されうる刃半径よりも多少大きい刃半径が選択される。このような、その限りでは拡大された刃半径によって、鋸刃の鋭さは減じられる。刃半径は、 0.004 mm と 0,05 mm との間の領域に設定される。特別に良好な加工結果が実現されるのは、刃半径が 0,010 mm と0,025 mm との間にあるときである。これが顕微鏡的には決して精密な半径にかかわるものでないことは勿論であるが、それは、このような精密な半径が実際上は製造できないものだからである。とはいえ、平均的な半径は、前記の値域に入っている。本申請では、未仕上げの切断歯が鋭いエッジの形をもたないという結果をもたらす、もうひとつ別の湾曲した形態もまた、半径という意味で理解されるべきである。これにより、磨耗保護皮膜の充分な固着能力が、鋸刃のこれに応じた寿命とともに得られることになる。それと同時に、従来の技術による鋸刃と比較して、本発明による鋸刃と従来の技術による鋸歯とを或る一定の時間にわたって使用し続けた後の、比較時点における合応力の低減が生じるが、これは、本発明による鋸刃では、前記説明の刃半径の領域が、その時点でもなお、この比較時点においては既にかなりの程度磨耗している従来の技術による鋸刃の場合よりも小さいからである。
【００２２】
鋸刃の切断歯は、超硬合金を材質とするのが望ましく、それゆえ、とりわけウォルフラムないしコバルトと合金されたスチールが望ましい。この場合、ウォルフラムが本来の硬質材料であり、コバルト、および場合によってはその他の合金元素が、バインダーである。だが、たとえば高速度鋼 (HSS) を使用することもできる。磨耗保護皮膜は硬質材料を材質とする。硬質材料としては、とりわけ TiN と TiCN 、 TiAIN 、CrN および DLC を考えることができる。磨耗保護皮膜は、単層的または多層的に形成されうる。単層構造の場合には、磨耗保護皮膜は、とりわけ TiN または TiCN 、 TiAIN 、ないし CrN を材質とする。たとえば２層ないし３層、あるいは４層といった、複数の相異なる層が、全体として磨耗保護皮膜を構成することもできる。そのような多層構造の場合には、少なくともひとつの中間層が、とりわけ TiN または TiCN 、 TiAIN 、ないし CrN を材質とし、中間層の上に設けられた表面層は、とりわけ DLC を材質とする。磨耗保護皮膜は、物理気相蒸着法 (PVD) によって形成されるのが望ましい。多層構造の場合、このことは、表面層についても、また少なくともひとつの中間層についても、同様にあてはまる。
【００２３】
原則的に、本発明による鋸刃の歯体の切断歯は、研磨によって製造される。研磨に続いて、仕上げ加工が行われ、これは切断エッジの鋭さを低減するためであるか、ないしは刃半径を大きくするためであるか、ないしは切断エッジを或る程度丸み付けしたり面取りしたりするために行われるものである。このような、鋭さの低減および面取りのためにの仕上げ加工は、とりわけブラッシングやショットピーニング、あるいはデバリングによって行われることができ、したがって、切断エッジに対して丸み付け効果とばり取り効果とを及ぼす手段によって行われることができる。とはいえ、この仕上げ加工は、切れ味の悪い鋸刃が出来上がらないように、つまり鋸刃の使用期間の終わり頃になって磨耗によって与えられるような鋸刃が出来上がらないように、制限されていなければならない。切り取られるべき切りくず厚さが比較的厚くなり、つまりは約 0,060 mm の領域に入るような鋸刃の特性もまた避けられるべきである。
【００２４】
鋸刃の基体の材質は、超硬合金が好適である。この鋸刃は、特に板鋸または丸鋸にかかわるものである。板鋸の場合、基体は板後面部であり、そこから歯体が突き出ている。このときは、歯体もまた超硬合金を素材として形成され、まずフライスによって、次に研磨によって製造され仕上げられる。しかしながら、歯体は、単に超硬合金製のチップのみを示すこともでき、この場合には、チップを除いた歯体と基体とは、たとえばスチールなどの、より軟らかい材質を素材とすることができる。さらに、超硬合金製のチップには PKD （多結晶ダイヤモンド）を装備することができる。そのうえで、歯体は仕上げ加工される。これによって、磨耗防止皮膜が形成されるに先立って、切断歯の幾何学的形態が決定される。
【００２５】
基体の材質の上、ないしは、歯体の切断歯の領域における歯体の材質の上に、多層的な、とりわけ２層的な磨耗保護皮膜を形成するのが特に有効である。このときには、まず、TiN と TiCN 、 TiAIN 、CrN から成るグループを素材とする中間層が形成されることが好ましい。中間層の厚さは、ほぼ 0,002 mm から 0,004 mm までの範囲に入る大きさが好適である。中間層の役割は、表面層の固着を向上させること、および、いわば表面層と基体ないし歯体の材質との間で障壁層のような効果を生むことである。このことは、とりわけ、好ましい DLC 層が表面層として準備されている場合に当てはまる。表面層もまた、ほぼ 0,002 mm から 0,004 mm までの範囲に入る厚さをもつことが好適である。これにより、出来上がった歯体では、完全な（２層的）磨耗防止皮膜の厚さがほぼ 0,004 mm から 0,008 mm までとなり、有効な切断歯半径がほぼ 0,016 mm から 0,031 mm までの範囲に入る大きさとなって、要するに、ちょうど予想された切りくず厚さの領域に入る。
【００２６】
本発明の有利な発展形態は、諸々の請求項と説明と図面とに基づいて与えられる。詳細な説明の冒頭に指摘された、諸々の特徴と複数の特徴の組み合わせとに基づく利点は、単なる実例にすぎず、その他の仕方や追加的な仕方で効果を発揮することも可能であり、そのとき、これらの利点は、必ずしも本発明に即した実施形態によって実現されねばならないわけではない。この他の諸特徴は、図面に基づいて、とりわけそこに説明された形態と、複数の部品相互の相関的な寸法と、これらの部品の相関的な設計、ならびに効果の結合とに基づいて認識されうる。本発明の相異なる実施形態の諸特徴の組み合わせ、あるいは、相異なる請求項の諸特徴の組み合わせは、これもまた、請求項において選択された諸々の参照指示から逸脱する仕方で可能であり、これらの指示によって刺激されているのである。このことは、独立した図面に表示された諸特徴、あるいは、これらの図面の説明に際して指摘された諸特徴にも当てはまる。これらの特徴は、また、相異なる請求項の諸特徴とも組み合わせられうる。同様に、請求項の中で説明された諸特徴が、本発明のさらに進んだ実施形態に関して脱落することもありうる。
（図面の詳細な説明）
【００２７】
図１は、板鋸１７の形態における、本発明に即した鋸刃１５の実施形態例１の一部分を示す概略構成図である。鋸刃１５は、基板１６と、複数の歯体１とを示す。このとき、図１が示しているのは、鋸刃１５の一部分にすぎないため、基板１６と歯体１もまた、その一部が示されているにすぎない。基板１６が、その延長上で、さらに多くの歯体１を示すのは勿論のことである。
【００２８】
図２は、超硬合金チップ１９を有する板鋸１８の形態における、本発明に即した鋸刃１５の実施形態例２の一部分を示す概略構成図である。超硬合金チップ１９は、この他の形態を示すこともできる。
【００２９】
図３は、丸鋸２０の形態における、本発明に即した鋸刃１５の実施形態例３を示す。丸鋸２０は、同様に、超硬合金チップを示すこともできるだろう。
【００３０】
図４は、のこぎり切断が行われている最中の、ひとつの歯体１の先端を示す拡大詳細図である。これは、鋸刃１５の、図１から図３までに説明された実施形態における歯体１の実例にかかわるものである。歯体１は、切断歯２を示す。歯体１は、少なくとも部分的には、超硬合金を素材としており、この超硬合金は、切断歯２の領域全体に拡がっている。それに属する刃半径４を有する切断エッジ３において、切断歯２が終わっている。刃半径４は、 0,005 mm と 0,045 mm との間の領域にあり、正確には、 0,010 mm と 0,025 mm との間にある。刃半径は、研磨によって製造され、仕上げ加工によって、前記の領域に限定される。切断エッジ３において、刃後面部２２と歯前面部２３とが接合している。
【００３１】
このような仕方で形成され幾何学的に規定された切断形状の切断歯２の上で、まず中間層５が、次いで表面層６が形成され、これらの層が一緒になって、ひとつの磨耗保護皮膜７を構成する。したがって、この場合には、２層的に構成された磨耗保護皮膜７が得られる。磨耗保護皮膜７がひとつの層から成ることもできるし、ふたつ以上の層から成ることもできるのは勿論のことである。ここで示された場合には、中間層５が窒化チタン (TiN) を示し、表面層６が DLC （ダイヤモンドライクカーボン）を示す。これらのふたつの層５と６は、物理気相蒸着法 (PVD) によって次々に形成された。したがって、のこぎり切断の際には、磨耗保護皮膜７の外側の表面が有効な切断エッジを構成する。
【００３２】
このような、複数の歯体１を有する本発明に即した鋸刃１５は、のこぎり切断に際して、加工品８の表面９の側から、加工品９の材料の中へと押し入り、そのとき、切りくず１０ないしは切りくずの連鎖１０を削り取る。その結果として、切りくず厚さ１１が得られる。切りくず厚さ１１は、 0,015 mm と 0,030 mm との間に入る大きさの領域の中で求められており、これは切断歯２ないし切断エッジ３の、上記説明による寸法に相関的である。刃半径４は、ほぼ切りくず厚さ１１の領域に対応する領域の中に入っていることが認識されうる。この領域は、切りくず厚さ１１の領域に等しいか、わずかに小さい大きさであることができる。これによって、鋸刃１５には、比較的細かい切りくず１１を加工品８から削り取るような、まだ充分に鋭い歯体１の装備が実現され、そのとき有利なことには、必要となる合応力が小さく抑えられ、表面層６の特性によって切りくずが容易に流れ去り、歯体１の温度上昇も少なく抑制されるという結果が得られる。
【００３３】
図５は、のこぎり切断が行われている最中の、図１に従った歯体１の先端を示す、さらに詳しい拡大詳細図である。ただし、ここでは、鋸刃１５が既に或る程度の時間にわたって使用された後の状態が示されている。したがって、部分的には既に磨耗防止皮膜７の磨耗が進んでいることが認識されうる。切断歯２もまた、もはや本来の形態を示していない。ただし、図５は同時に、磨耗防止皮膜７の一部がまだ崩れずに在り、なおも切りくずとの関係を保っていることを示してもいる。したがって、磨耗防止皮膜７は、その磨耗を防ぐ効果を部分的には発揮し続けており、このような状態においても、まだ、鋸刃１５の寿命を長くしているのである。
【００３４】
図６は、ひとつのグラフにおいて、歯体１の切断歯２ないし切断エッジ３の領域における幾何学的形態と、磨耗保護皮膜７の固着力との最適の調整を図式的に説明している。このグラフは、単に傾向を説明するためだけのものにすぎない。横軸上には刃半径４がとってある。縦軸上には、一方で合応力が、他方で磨耗防止皮膜７の固着力が示されている。
【００３５】
ここで得られた実線の曲線１２は、加工品８における切断のために必要な合応力を表している。刃半径４が増大するにつれて、合応力も増大する。このような結果は、磨耗によって摩滅し鋭さを失った鋸刃１５のほうが、新品の鋭い鋸刃１５に比べて、より大きな合応力を必要とするという観察に対応している。したがって、きわめて鋭い切断エッジ３では、合応力が小さくなり、有利である。ただし、磨耗保護皮膜７の固着力は刃半径４が減少するとともに同じく減少することを、さらに破点線の曲線１３が示している。その結果、磨耗保護皮膜７がその効果を望ましい仕方で発揮できないという傾向が生じる。これらのふたつの反対方向へ向かう傾向ないしはこれに対応した曲線１２と１３から、交点１４が得られる。この交点１４において、最適条件が見出される。本発明によれば、交点１４は、刃半径４がほぼ 0,005 mm と 0,045 mm との間にあり、とりわけ、ほぼ 0,010 mm と 0,025 mm との間にある場合にあたる。
【００３６】
最後に、図７は、本発明に即した鋸刃１５の、磨耗防止皮膜７が施された歯体１の先端を示す顕微鏡写真である。刃半径４は、ほぼ 0,016 mm になる。これが顕微鏡的には決して精密な半径にかかわるものでないことは認識されうる。それは、このような精密な半径が実際には製造できないからである。とはいえ、平均的な半径は、前記の値域に入っている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
次に、本発明を、図に示された好適な実施形態の実例に基づいて詳細に説明する。
【図１】板鋸の形態における、本発明に即した鋸刃の実施形態例１の一部分を示す概略構成図である。
【図２】超硬合金チップを有する板鋸の形態における、本発明に即した鋸刃の実施形態例２の一部分を示す概略構成図である。
【図３】丸鋸の形態における、本発明に即した鋸刃の実施形態例３を示す。
【図４】のこぎり切断が行われている最中の、ひとつの歯体の先端を示す拡大詳細図である。
【図５】のこぎり切断が行われている最中の、ひとつの既に部分的には磨耗の進んだ歯体の先端を示す、さらに詳しい拡大詳細図である。
【図６】合応力と、切断エッジを覆う磨耗防止皮膜の固着力との変化を示すグラフである。
【図７】本発明に即した鋸刃の、磨耗防止皮膜が施された歯体の先端を示す顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００３８】
番号表示リスト
1 歯体
2 切断歯
3 切断エッジ
4 刃半径
5 中間層
6 表面層
7 磨耗保護皮膜
8 加工品
9 表面
切りくず
切りくず厚さ
曲線
曲線
交点
鋸刃
基板
板鋸
板鋸
超硬合金チップ
丸鋸
有効な切断エッジ
歯後面部
歯前面部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切断歯 (2) の切断エッジ (3) が、磨耗保護皮膜 (7) のない状態に関するとき、0,005 mm と 0,045 mm との間の刃半径 (4) を示すことを特徴とする、基板 (16) と、切断エッジ (3) をもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯 (2) を夫々ひとつもつ複数の歯体 (1) とを有する鋸刃であり、このとき、切断歯 (2) には、切断エッジ (3) を覆って拡がる磨耗保護皮膜 (7) が設けられている。
【請求項２】
刃半径 (4) が、ほぼ0,010 mm と 0,025 mm との間にあることを特徴とする、請求項１に記載の鋸刃。
【請求項３】
鋸刃 (15) の基体 (16) ないし歯体 (1) が超硬合金を素材とし、磨耗保護皮膜 (7) を示すことを特徴とする、１または２の請求項に記載の鋸刃。
【請求項４】
歯体 (1) が超硬合金製のチップ (19) を示し、磨耗保護皮膜 (7) が硬質材料を素材とすることを特徴とする、１または２の請求項に記載の鋸刃。
【請求項５】
磨耗保護皮膜 (7) がほぼ 0,002 mm から 0,008 mm までの層の厚さを示すことを特徴とする、１〜４の請求項に記載の鋸刃。
【請求項６】
磨耗保護皮膜 (7) が多層的に形成され、切断歯 (2) と結合を強化するための中間層 (5) と、硬さを耐摩耗性とをもたらす表面層 (6) とを示すことを特徴とする、１〜５の請求項に記載の鋸刃。
【請求項７】
中間層 (5) が TiN と TiCN 、 TiAIN 、CrN から成るグループを素材とする材質を示し、表面層 (6) がDLCを示すことを特徴とする、請求項６に記載の鋸刃。
【請求項８】
中間層 (5) ないし表面層 (6) がほぼ 0,002 mm から 0,004 mm までの層の厚さを示すことを特徴とする、請求項７に記載の鋸刃。
【請求項９】
切断歯 (2) の切断エッジ (3) の刃半径 (4) が、切断歯 (2) 上の磨耗保護皮膜 (7) の固着力の変動と合応力の変動とに基づく交点 (14) に対応して選択されることを特徴とする、請求項１〜８のひとつに記載の鋸刃。
【請求項１０】
切断エッジ (3) をもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯 (2) を製造するために歯体 (1) を研磨し、切断エッジ (3) がほぼ0,005 mm と 0,045 mm との間の、とりわけ、ほぼ0,010 mm と 0,025 mm との間の刃半径 (4) を示すように切断歯 (2) を仕上げ加工し、磨耗保護皮膜 (7) が切断エッジ (3) を覆って拡がるように、切断歯 (2) の上に磨耗保護皮膜 (7) を形成するという手順を含んだ、基板 (16) と複数の歯体 (1) とを有する鋸刃 (15) を製造するための処理。
【請求項１１】
仕上げ加工の手順がブラッシングやショットピーニング、あるいはデバリングによって実現されることを特徴とする、請求項１０に記載の処理。
【請求項１】
切断歯 (2) の切断エッジ (3) が、磨耗保護皮膜 (7) のない状態に関するとき、0,005 mm と 0,045 mm との間の刃半径 (4) を示すことを特徴とする、基板 (16) と、切断エッジ (3) をもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯 (2) を夫々ひとつもつ複数の歯体 (1) とを有する鋸刃であり、このとき、切断歯 (2) には、切断エッジ (3) を覆って拡がる磨耗保護皮膜 (7) が設けられている。
【請求項２】
刃半径 (4) が、ほぼ0,010 mm と 0,025 mm との間にあることを特徴とする、請求項１に記載の鋸刃。
【請求項３】
鋸刃 (15) の基体 (16) ないし歯体 (1) が超硬合金を素材とし、磨耗保護皮膜 (7) を示すことを特徴とする、１または２の請求項に記載の鋸刃。
【請求項４】
歯体 (1) が超硬合金製のチップ (19) を示し、磨耗保護皮膜 (7) が硬質材料を素材とすることを特徴とする、１または２の請求項に記載の鋸刃。
【請求項５】
磨耗保護皮膜 (7) がほぼ 0,002 mm から 0,008 mm までの層の厚さを示すことを特徴とする、１〜４の請求項に記載の鋸刃。
【請求項６】
磨耗保護皮膜 (7) が多層的に形成され、切断歯 (2) と結合を強化するための中間層 (5) と、硬さを耐摩耗性とをもたらす表面層 (6) とを示すことを特徴とする、１〜５の請求項に記載の鋸刃。
【請求項７】
中間層 (5) が TiN と TiCN 、 TiAIN 、CrN から成るグループを素材とする材質を示し、表面層 (6) がDLCを示すことを特徴とする、請求項６に記載の鋸刃。
【請求項８】
中間層 (5) ないし表面層 (6) がほぼ 0,002 mm から 0,004 mm までの層の厚さを示すことを特徴とする、請求項７に記載の鋸刃。
【請求項９】
切断歯 (2) の切断エッジ (3) の刃半径 (4) が、切断歯 (2) 上の磨耗保護皮膜 (7) の固着力の変動と合応力の変動とに基づく交点 (14) に対応して選択されることを特徴とする、請求項１〜８のひとつに記載の鋸刃。
【請求項１０】
切断エッジ (3) をもち幾何学的に規定された切断形状の切断歯 (2) を製造するために歯体 (1) を研磨し、切断エッジ (3) がほぼ0,005 mm と 0,045 mm との間の、とりわけ、ほぼ0,010 mm と 0,025 mm との間の刃半径 (4) を示すように切断歯 (2) を仕上げ加工し、磨耗保護皮膜 (7) が切断エッジ (3) を覆って拡がるように、切断歯 (2) の上に磨耗保護皮膜 (7) を形成するという手順を含んだ、基板 (16) と複数の歯体 (1) とを有する鋸刃 (15) を製造するための処理。
【請求項１１】
仕上げ加工の手順がブラッシングやショットピーニング、あるいはデバリングによって実現されることを特徴とする、請求項１０に記載の処理。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１８５７６７（Ｐ２００７−１８５７６７Ａ）
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４９９９（Ｐ２００７−４９９９）
【出願日】平成１９年１月１２日（２００７．１．１２）
【出願人】（５０７０１２５５９）ウィクス−サゲンファブリック ウィルヘルム エイチ．クルマン ゲーエムベーハー アンド カンパニー ケージー (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１２日（２００７．１．１２）
【出願人】（５０７０１２５５９）ウィクス−サゲンファブリック ウィルヘルム エイチ．クルマン ゲーエムベーハー アンド カンパニー ケージー (2)
【Ｆターム（参考）】
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