JP2001328072A - 細溝加工用工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 細溝研削加工において、目詰まりを起こし難
く、寿命の長い加工工具を得る。 【解決手段】 工具１の先端面の中心部に長軸方向に沿
って円筒状の止まり穴３４を有し、前記工具１の先端面
の中心部で互いに交差するＵ字状、Ｖ字状または矩形形
状の溝２が設けられ、前記円筒状穴３に交差して工具を
貫通する穴４を少なくとも１つ以上設け、工具１の表面
にメッキを結合剤としてダイヤモンド砥粒を固着させた
砥粒層を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超硬合金やファイ
ンセラミックス等の硬脆材料を精密にかつ高能率に細い
溝を加工することのできる工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、セラミックス等の硬脆材料の
構造部材に細溝加工、例えば溝幅１ｍｍ前後のエア流路
を加工する場合には、一般に加工工具としてインターナ
ル砥石を用いて研削加工していた。 該インターナル砥
石による研削加工では、該加工で発生する研削屑によっ
て砥石の目詰りが多発し、工具寿命が短くなってしまう
ことや、所望の溝断面形状を再現よく加工できないなど
の問題を生じていた。

【０００３】そこで、公開技報９９−５８１１号に開示
されているような、棒状の研削工具の先端面に溝を設け
て研削屑の排出を促進させ、工具の寿命を伸ばすととも
に、加工時の溝幅精度を満足させるために、工具外径寸
法および端面と円筒側面により形成される稜線の面取り
量を制御し、前記円筒側面にもメッキ法により超微粒子
砥粒を固着させた工具などが考え出されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記工具
を用いても、セラミックス加工専用設備ではない汎用の
フライス型加工機では、高圧水による工具やワークの冷
却および研削屑の除去を行うことができないため、工具
先端部に設けられた溝に研削屑が堆積して、工具目詰り
を起こしてしまうという問題があった。

【０００５】また堆積した研削屑が加工後の溝底面など
に付着することにより、再度工具が通過する際に、あた
かも工具をドレッシングするような状態となり、工具寿
命を低下させるといった問題もあった。

【０００６】本発明はこのような従来の問題に鑑みてな
されたもので、細溝研削加工において、目詰まりを起こ
しにくく、寿命の長い加工工具を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、セラミック
ス等の硬脆材料を加工する条件として１０,０００ｒｐ
ｍ以上の回転数が必要となることに着目した。工具の直
径が比較的大きい場合、前記回転数では工具外径方向に
遠心力が働いて、工具の回転振れ量を増大させ回転精度
を悪化させる。一方、細溝加工たとえば幅１ｍｍ以下の
加工に用いられる直径の小さい小径工具の場合には、前
記回転数において、回転精度がある程度の振れ精度で固
定され、さらにその工具中心には求心力が働いて、該求
心力と遠心力の両方を作用させることにより、研削屑を
効率的に排出できることを本発明者は見出した。

【０００８】そして、上記課題を解決し目的を達成する
ために、請求項１記載の発明に係わる細溝加工用工具で
は、硬脆材料に細溝を研削加工する棒状の工具であっ
て、工具先端面の中心部で互いに交差する、断面がＵ字
状、Ｖ字状または矩形形状の溝を前記工具先端面に有
し、前記工具先端面の中心部から長軸方向に向かう円筒
状の穴が設けられ、前記工具側面から前記円筒状穴に向
かい、該円筒状穴と交差して工具を貫通する穴を少なく
とも１つ以上設けたことを特徴としている。

【０００９】また、請求項２記載の発明に係る細溝加工
用工具では、請求項１記載の細溝加工用工具において、
先端の刃部の断面形状は被加工物の所望の細溝断面形状
と略等しい形状を有することを特徴としている。

【００１０】請求項３記載の発明に係る細溝加工用工具
では、請求項２記載の細溝加工用工具において、前記刃
部断面の最大外径は被加工物の所望の細溝最大幅と略等
しいことを特徴としている。

【００１１】さらに、請求項４記載の細溝加工用工具で
は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の細溝加工
用工具において、工具表面にめっき被膜を結合剤として
ダイヤモンド砥粒を固着させた砥粒層を具備することを
特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に図面を用いて本発明の実施
の形態を詳細に説明する。 （第１の発明の実施の形態）図１は本発明の第１の実施
の形態に係る溝加工用工具１の概略断面図である。

【００１３】工具１の材質としては、ＳＫ材やマルテン
サイト系ステンレス鋼等を用いることができる。工具シ
ャンク径Ｄをφ３ｍｍ、工具長Ｌを３０ｍｍとした。前
記工具の先端部分の形状は、図１に示すように円錐角度
９０度の頂上付近で外径φ１．２ｍｍの位置でカットし
た円錐台形状とした。これにより、セラミックス製の被
加工物に所望の溝形状として断面が台形形状の溝を形成
することができる。

【００１４】前記円錐台形状上面であるφ１．２ｍｍの
先端面には研削屑排出用として幅０．２ｍｍ、深さ０．
５ｍｍのＵ字状の排出溝２を十文字状に設けた。さら
に、前記先端面の中心部から軸方向にφ０．６ｍｍの止
り穴３を設けた。止まり穴３は、研削加工により生じた
研削屑を一時貯えるという機能を有している。

【００１５】また、研削加工の遠心力を利用して研削屑
を排出するための横穴４を、円筒側面より工具軸中心に
向かってφ０．６ｍｍの貫通穴として十文字状に加工し
た。この時、前記φ０．６ｍｍ止り穴３の下端は円錐の
一部が欠けた形状となり、若干の絞りを持った構造とし
た。

【００１６】以上のような機械加工を施した溝加工用工
具１の外周部に砥粒層を形成する。まず、前記工具１を
塩素系有機溶剤で脱脂し、水酸化ナトリウム水溶液によ
るアルカリ脱脂、塩酸による酸洗を順に行った後、＃２
７０ダイヤモンド砥粒を含有するニッケルめっきにより
電着加工を施して、膜厚５０μｍの砥粒層（不図示）を
析出させ溝加工用工具１を得た。

【００１７】以上のようにして得られた溝加工用工具を
増速スピンドル(不図示)に取りつけ、該増速スピンドル
を汎用のマシニングセンターに装着して、標準クーラン
トを加工液として溝研削加工を行った。図２にこの加工
工程の一部の概略図を示す。被加工物であるワーク５の
材料には、高硬度セラミックスの炭化珪素を用いて、深
さ０．２ｍｍの底付き溝 ６、６´を加工した。

【００１８】比較のために、本発明の溝加工用工具と形
状が概略等しい、横穴のない溝加工工具を用いて加工し
た。この時の加工条件は、双方ともに工具回転数２０，
０００ｒｐｍ、工具送り速度１０ｍ／ｍｉｎであった。

【００１９】その結果、本発明の溝加工用工具を用いた
場合には、加工長さ１００ｍｍを越えても目詰まりを起
こさず良好な研削加工ができ、研削屑および加工液は図
２に示した矢印に沿って工具端部の穴から吸い込まれて
十文字に設けられた横穴４から排出されることが確認さ
れた。しかし、現行の溝加工工具では、加工長さわずか
数十ｍｍにおいて工具先端に目詰まりを生じ、加工でき
なくなってしまった。

【００２０】また、高圧水を使用したセラミックス加工
専用機においては、前述の汎用機での加工に比べ、さら
に２倍程度寿命が長くなることもわかった。 （第２の発明の実施の形態）図３に本発明の第２の実施
の形態に係る溝加工用工具１１の概略図を示す。

【００２１】本工具１１は、細溝加工において、特に溝
と溝の間に形成される山幅の精度を求められる場合に有
効である。該工具１１はその刃部の先端形状が異なる以
外は、すべて第１の実施形態における工具１と同じ仕様
であるので、詳細な説明は省略し、刃部形状について説
明する。前記工具１１の先端部分の形状は、図３に示す
ように、円錐角度９０度の第１の円錐台頂上上に円柱を
備え、さらに該円柱上に円錐角度９０度の第２の円錐台
を備えた、２段構造の円錐台形状である。前記第１の円
錐台の頂上外径はφ１．６ｍｍであり、前記円柱の外径
はφ１．６ｍｍで高さ０．５ｍｍである。さらに前記円
柱上の第２の円錐台の頂上外径はφ１．２ｍｍで、第１
の円錐台の頂上から第２の円錐台の頂上は０．７ｍｍ突
出している２段構造である。

【００２２】上記第１の実施形態で得られた工具１を用
いて細溝加工を行なう場合、図４（ａ）に示す山幅Ｗ１
は、前記工具１の中心をずらした所定ピッチ量と細溝加
工深さにより決定される。この時、細溝の斜面を加工す
る前記工具１の円錐台斜面における砥粒層のばらつき
や、砥粒層の磨耗状態などによって、山幅Ｗ１は設計値
に対してばらつきを生じる。上記第１の実施形態と同じ
条件で、前記工具１を用いて深さ０．２ｍｍ、山幅０．
２ｍｍの細溝加工を行なったところ、山幅の設計値に対
して最大±５０％のばらつきを生じた。そこで、本実施
形態の工具１１を用いて図４（ｂ）に示すような細溝加
工を行なったところ、山幅Ｗ２は設計値に対して１０％
程度のばらつきに抑えることができた。さらに溝加工を
継続して、溝底加工をする工具１１の先端部の砥粒層が
磨耗しても、図４（ｃ）に示すように磨耗した量だけ溝
の深さ方向に工具をオフセットすることができる。その
結果、山幅Ｗ３は図４（ｂ）における山幅Ｗ２と比べ
て、加工寸法精度が劣化することはなく、設計値に対し
て１０％程度のばらつきに抑えることができ、工具の寿
命をさらに伸ばすことが可能になった。

【００２３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の加工
工具によれば、ファインセラミックス等の硬脆材料の細
溝研削加工において、工具の目詰まりが起きにくく、加
工精度を向上させることができ、さらに工具寿命を長く
することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わ溝加工工具の
先端部分の３／４概略断面図。

【図２】本発明の第１の実施の形態における加工工程の
一部の概略図。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係わる溝加工工具
の先端部分の概略図。

【図４】本発明の第２の実施の形態における加工工程の
一部の概略図。

【符号の説明】

１・・・・ 溝加工工具 ２・・・・ 研削屑排出用溝 ３・・・・ 止り穴 ４・・・・ 横穴 ５・・・・ ワーク（被加工物） ６、６‘・・加工溝 １１・・・ 溝加工工具 １２・・・ 研削屑排出用溝 １３・・・ 止り穴 １４・・・ 横穴

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】硬脆材料に細溝を研削加工する棒状の工具
   であって、工具先端面の中心部で互いに交差する、断面
   がＵ字状、Ｖ字状または矩形形状の溝を前記工具先端面
   に有し、前記工具先端面の中心部から長軸方向に向かう
   円筒状の穴が設けられ、前記工具側面から前記円筒状穴
   に向かい、該円筒状穴と交差して工具を貫通する穴を少
   なくとも１つ以上設けたことを特徴とする細溝加工用工
   具。
2. 【請求項２】 請求項１記載の細溝加工用工具におい
   て、先端の刃部の断面形状は被加工物の所望の細溝断面
   形状と略等しい形状を有することを特徴とする細溝用加
   工工具。
3. 【請求項３】 請求項２記載の細溝加工用工具におい
   て、前記刃部断面の最大外径は被加工物の所望の細溝最
   大幅と略等しいことを特徴とする細溝用加工工具。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれかに記載
   の細溝加工用工具において、工具表面にめっき被膜を結
   合剤としてダイヤモンド砥粒を固着させた砥粒層を具備
   することを特徴とする細溝加工用工具。