構造形状を切断する帯鋸刃の寿命を延ばす

これを回避する方法はありません。 構造材料の鋸切断には断続切断が含まれます。 ほとんどの場合、刃が切断にかかる時間は、材料全体のサイズに比べて非常に短時間です。 これにより、重要な歯の選択も困難になります。 通常、構造形状では、同じブレードで異なる幅を切断する必要があります。

構造形状を効果的に切断するには、広範なパズルから適切なピースを見つけて組み立てることが必要です。 これには、用途に適した歯のピッチ、形状、すくい角、材質 (複数可) を備えたブレードを見つけることが含まれます。 ただし、ワークの取り扱いや方向など、他の多くの要素も含まれます。 まず、帯鋸刃の設計の選択肢を知ることが役立ちます。 何年も前から存在するものもあれば、目新しいものもありますが、いずれもパズルのピースを見つけて組み合わせやすくすることを目的としています。

歯ピッチ（Eインチ）図1 ) は、1 つの歯の先端から次の歯の先端までの距離です。 歯のピッチは一定でも可変でもよい。 一定ピッチの歯は、全長にわたって均一な間隔、歯溝深さ、すくい角を持ち、通常は汎用の切削に使用されます。 可変ピッチ歯は歯のサイズと歯溝の深さを変化させ、騒音レベルと振動を大幅に低減します。

可変ピッチのバンドソーブレードは、すべての構造部品、チューブ、固体ワークピースをスムーズかつ迅速に切断します。 多くの構造形状はブレードを挟む傾向があるため、これらの用途向けに設計されたほとんどのブレードは幅広の歯セットを備えています。 これにより切り口が大きくなり、挟み込みが最小限に抑えられます。

ピッチは、1 インチあたりの歯数、つまり 25 mm として指定されます。 より薄い部分を切断するには、より細かいピッチ、つまり 1 インチあたりの歯数を増やす必要があります。 厚い部分には粗いピッチが必要です。 切削速度を上げるには粗いピッチを選択し、より良い仕上げをするには細かいピッチを選択します。

とはいえ、構造形状には特別な課題が生じることがよくあります。 I ビーム切断中、フランジは 0.25 インチ、ウェブは 6 インチ、8 インチ、あるいはそれ以上になることがあります。 0.25 インチの切断には、10 ～ 14 の可変歯ピッチ (インチあたり 10 ～ 14 個の歯を持つ) のブレードが好ましい場合があります。 素材ですが、8インチ。 通常、ピースには 3-4 または 2-3 ピッチのような粗い歯が必要です。

従来、オペレータは妥協して、おそらく 4 ～ 6 歯のピッチを選択していました。 0.25インチには粗すぎます。 セクションでは、切断時に応力により刃が垂直に動き、材料の表面を叩きます。「たたき」切断につながります。 しかし、8インチには細かすぎます。 セクションにあるため、読み込みの問題が発生する可能性があります。 ピッチが細かすぎたり粗すぎたりすると、ブレードに極端な力が加わり、ブレードの寿命が大幅に短くなります。

これらの問題に対処するために、鋸刃メーカーは疲労耐性がより高まる傾向にある製品を設計しました。 一般に、構造用途向けに設計されたブレードは、より強力なベースを提供するためにより厚い歯を持ち、正のすくい角を備え、歯が切断方向に向かって前方に傾斜し、材料に積極的に送り込みます。 この設計により、生産能力とブレードの寿命が長くなります。

歯のセット、つまり歯の左右の傾きは、切りくずを除去しやすくすることで、刃が切断部を移動するためのクリアランスを提供します (図 1 の I)。 歯のセットは、ブレードの切断効率や得られる表面仕上げの品質にも影響を与える可能性があります。

製作者は、さまざまな歯セット スタイルから選択できます (「図2 ）。 これらは、従来のものから、超硬部品を合金バッカーに溶接し、精密研磨して歯の形状を作成することで作成される台形歯セットなど、高度に特殊化されたものまで多岐にわたります。 歯の端を真正面から見ると、先端が台形になることから、この名前が付けられています。

図1帯鋸刃の基本仕様は、刃先から刃の裏側までの幅（A）です。 (B) 長さ、ブレードの後端に沿って測定。 (C) 厚さ。 (D) バックエッジ、または刃の歯とは反対側。 (E) 歯のピッチ、1 つの歯の先端から次の歯の先端までの距離。 (F) インチあたりの歯数。 (G) 食道、2 つの歯の間の湾曲した領域。 (H) 刃の背面に垂直な線に対して測定した正のすくい角または直線のすくい角を持つことができる歯面。 (I) 歯のセット。切断部に刃の隙間を作るための左右の歯の曲げまたは傾斜。 イラスト提供：The LS Starrett Co.

波状歯セットには、制御されたパターンで量を変えてブレードの両側に歯のグループが設定されています。 波形セットは、薄いシート、チューブ、セクションの切断に使用される細かい歯ピッチのブレードに使用されます。

交互歯セットは、左右交互に配置された一連の歯です。 代替セットは高速に切断できますが、表面の仕上げは滑らかではない可能性があります。

構造形状を切断する加工業者は、多くの場合、レーカー歯セットを選択します。 さまざまな切削用途で最も一般的なオプションであるレーカー歯セットには、左右に歯がセットされ、その後 1 つの歯がセットされていない (またはまっすぐな) という繰り返しのシーケンスがあります。 可変ピッチブレードの歯の抜けの頻度は歯の形状に応じて変化します。 レーカーセットは通常、厚い材料の切断に使用され、滑らかな表面仕上げが得られます。

束で切断する場合、束ねる材料によっては、切断中に材料が移動する可能性が大幅に増加する可能性があります。 たとえば、丸い素材は回転する傾向があり、ブレードが早期に鈍くなり、歯が剥がれる可能性が高くなります。

これを避けるには、ネスティング クランプまたは材料を四方からクランプするその他の手段を必ず使用してください。 一部の製造業者は材料の端を仮付け溶接して回転を防止しますが、これは材料の切断端の振動には何の役にも立ちません。

2 番目の課題はサイズです。 ブレードの選択は、構造物を切断する場合に重要ですが、構造材料の束を切断する場合にも同様に重要です。 構造用途では、バンドソーは、アングルとソリッド形状の両方を含む、さまざまなワークピースの形状を一度にバンドルカットすることがあります。 この種の束切断用のブレードを決定するときは、固体片の幅と構造形状の厚さを考慮してください。

2 本のアームを備えた典型的な山形鋼の L 字型を考えてみましょう。 バンドソーが単独で垂直に設置されて角度を切断する場合、ブレードは最初に垂直アームに接触し、次にサイクルの終わり近くで突然接触して水平アームの幅全体を切断します。 このため、単独でカットされるアングルは足を下に伸ばした向きになることが多いです（図3）。

適切な機械とブレードは高い応力に耐えることができますが、適切な固定具と結束戦略によりそれらの応力を軽減できます。帯鋸切断における応力に関しては、少ないことが最善です。 たとえば、構造形状を束ねる場合、固体の正方形または長方形の棒を数個の山形鋼で囲み、両方のアームを固体の形状にぴったりと入れ子にすることは珍しいことではありません。

ほとんどの場合、切断される鋼材の最大量を表すため、束の固い部分に主に基づいて刃を選択します。 この場合も、ブレードは固体を切断するだけでなく、単一の山形鋼のアームの厚さを切断するため、マルチタスクを実行することが期待されます。

固定具の課題に関係なく、束で切断するか、単一ピースで切断するかにかかわらず、構造ピースの方向を決めることが重要です。 たとえば、正方形の構造チューブはダイヤモンドの向きで固定できます（「リード画像) 歯の噛み合いを最小限に抑え、サイクル全体を通じて切削応力を軽減します。

図2歯セットは効率的な切りくず排出のためのクリアランスを作り出します。 これは、さまざまな歯セットを上から見た図です。 イラスト提供：The LS Starrett Co.

ダイヤモンド形状の場合、歯の噛み合いはカット全体を通してある程度一定です。 この角管を平らに置いた場合、平らな上面を切断すると歯の噛み合いがすぐにジャンプし、側壁では瞬時に低下し、その後下面では再びジャンプします。

もちろん、切断角度の調整（参照）図4 ）歯の噛み合わせの劇的な変化を軽減するのに役立ちます。 そして、繰り返しになりますが、ブレードと機械は非常に高い応力に耐えられるように設計できます。 ただし、切断応力を軽減する結束または固定方法を無視してはなりません。

構造ワークピースをブレー​​ド切断する場合の最大の問題は、歯が材料内で絶えず出入りする鋸引き運動を行うことです。 これにより、各歯に過剰なせん断力が発生し、早期の破損につながります。 構造切断におけるこのような高い応力により、バイメタルブレードが一般的な選択肢となっています。 その名が示すように、バイメタルブレードは 1 つのブレードに 2 つの素材を組み合わせています。

断続切断に最適な帯鋸刃は、最適な柔軟性 (靭性) と耐摩耗性 (硬度) を備えています。 丈夫な素材は、断続的な切断による非常に変化する応力に対処できる十分な柔軟性を備えていますが、すぐに摩耗します。 硬い素材は摩耗が遅いですが、柔軟性がありません。

バイメタルブレードは、柔軟な素材と耐摩耗性素材の両方を組み合わせており、両方の長所を効果的に提供します。 これが、バイメタルブレード技術が構造切断だけでなく、断続切断やその他の高応力バンドソー用途の範囲において重要な役割を果たしてきた理由です。

典型的なバイメタルブレードは、柔軟性を提供する合金鋼で作られた本体と、歯を構成する耐摩耗性高速度鋼 (HSS) の溶融または結合層を備えています。 バンドソーブレード業界は、これら 2 つの非常に異なる金属合金を接合するさまざまな方法を開発してきました。 これらの方法には、新しい接合技術だけでなく、得られる歯の形状に新しいオプションも含まれています。

すべてのバイメタルの歯には溶融または接着された接合部があるため、接合中に発生する熱が非常に重要になります。 接合部に過度の熱影響部 (HAZ) を作成する接合方法では、ソー切断時に避けられない応力領域が生じる可能性があります。 場合によっては、HAZ により、切断作業中に歯がブレードから剥がれることがあります。

バイメタルブレードの異なる材料は、レーザービーム溶接、電子ビーム溶接、拡散接合の原理を利用した特定の技術などのプロセスを使用して接合されます。 一般的なレーザーまたは電子ビーム溶接のセットアップでは、柔軟な裏当てが耐摩耗性材料の薄いストリップに隣接します (図 1 の電子ビーム ラベルの近くの黒いストリップで示されているように)。 ビームが接合部を溶接し、その後歯の形状が切断されて仕上げられます。 バイメタルブレードの設計に応じて、このプロセスでは、先端が硬くて耐摩耗性の材料で構成され、裏側が丈夫で柔軟な材料で構成される歯が作成されます。

別の技術 (特許取得済み) では、拡散接合の原理、つまり低温プロセスを使用して異種金属を接合します。 HSS ワイヤの 2 本のストリップが、裏当て材の上端の両側に接合されています。 接着後、歯を削ります。 接合部の形状により、HSS とバッキング材の間の接触面積が増加するため、材料界面での破断や破損の可能性が減少します (「図5そして6）。

得られた歯の断面は 3 つの異なる領域で構成され、そのうち 2 つの領域は耐摩耗性材料で中央の裏当て材料を挟んでいます。 これにより、より強力な結合が形成され、歯が剥がれる可能性が大幅に低くなります。 厚い歯は、特定の歯の形状と相まって、構造形状の断続的な切断によって生じる損傷を制限します。

図3山形鋼はアームが下に伸びるように固定されています。 これにより、歯の噛み合いが最小限に抑えられ、切削サイクル全体を通じて歯の噛み合いの劇的な変化が回避されます。 画像提供：The LS Starrett Co.

最初の使用後、歯の断面には深さ 0.001 ～ 0.002 インチの U 字型の溝が形成され、独特の溝のある歯の形状が得られます。 溝は一定の深さを保ち、歯の断面の HSS セクションと同じ速度で摩耗します。 これにより、4 つのエッジが接触するブレード先端が作成されます (図 5 を参照)。

溝付き歯形状の切削作用により、バッキングの両側の 2 つの HSS セクションによってそれぞれ生成される二重の、つまり分割された切りくずが生成されます。 これらのチップは小さいため、簡単に排出できます (図 6 を参照)。 分割されたチップは通常、カールしてゆるい糸として落ちるため、歯にくっつきにくくなります。 厚い切りくずは密集して結合する傾向があり、ある時点で切断品質に大損害を与える可能性があります。

溝の形状により、切削面への冷却剤の流れも増加します。 適切なクーラントの流れは、ブレードを冷却して潤滑するだけでなく、チューブ内の空間に詰まった切りくずを洗い流します。

構造形状を効果的に切断するには、もちろん適切なブレードだけでは不十分です。 結局のところ、オペレーターがブレードを機械に正しく取り付けなければ、ブレードは適切に機能しません。 材料を不適切に束ねる。 冷却剤の種類と流量を考慮に入れていない。 または、アプリケーションに対して不適切な送り、速度、切断角を選択します。 そしてもちろん、炭素鋼の切断方法はアルミニウムやステンレスとは大きく異なり、切断特性は機械ごとに異なります。

構造形状の最適な鋸引きは複雑なパズルですが、さまざまなブレード形状の機能を理解することは依然として大きな課題です。 ワークの向きについても同様です。

構造形状の鋸引きでは鋸刃に大きなストレスがかかります。 結局のところ、そのストレスを軽減することで、運用のコストが削減され、効率が大幅に向上します。

Jay Gordon は、LS Starrett ののこぎりおよび手動工具の北米営業マネージャーです。