JP2002166317A

JP2002166317A - 回転切削工具及び切削加工方法及び微細形状物

Info

Publication number: JP2002166317A
Application number: JP2000367674A
Authority: JP
Inventors: Norihisa Saito; 憲久斎藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-11

Abstract

(57)【要約】【課題】従来加工することが難しかった微細な形状や穴
を高精度に加工することができる加工工具を提供する。【解決手段】回転することにより切削加工を行う回転切
削工具１において、工具本体３と、工具本体３の先端に
固定されたダイヤモンドチップであって、回転切削工具
１の回転軸に直交する断面が多角形状であるダイヤモン
ドチップ２とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細３次元形状や
微細な穴を加工する方法に関するものである。

【０００２】特に、従来寸法的に加工することが難しい
微細な形状の加工方法に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、微細な３次元形状を切削加工によ
り加工する場合は、通常、ドリルやエンドミルやボール
エンドミル等の回転工具を用いてＮＣ加工機により加工
を行っていた。

【０００４】また、小径回転切削工具としては、ダイヤ
モンドやＣＢＮなどの板状コンパクト素材を垂直に薄切
りした板をシャンクに設けたすり割に挿入してろう付け
固定し、シャンクより突出する前記薄板に刃を形成した
小径切削工具が提案されている（特公昭６１−３７０４
３号公報）。

【０００５】また、径が数十μｍ以下の穴あけ加工に
は、放電加工、プレス、レーザ加工などの方法が用いら
れるのが一般的であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、微細形状加工においては、工具の製作できる大
きさに限界があり、特に径が数十μｍ以下の工具は作る
ことができなかった。よって、加工したい彫り込み幅
が、製作可能な工具よりも狭い形状は加工することがで
きなかった。また、ドリルや一般的なエンドミルをダイ
ヤモンドで作成することはできないため、工具の材質が
限られ、ダイヤモンド切削で得られるような良好な切削
面性状を得ることができなかった。

【０００７】ダイヤモンドなどのコンパクト素材を薄切
りにした提案があるが、これも、シャンクのすり割りに
挿入固定する必要があり、シャンクの小径化には限界が
あり、径が数十μｍの工具を製作することは、非常に難
しい。

【０００８】微細な穴あけ加工に関しても、エンドミル
工具では加工可能な内径寸法に限界があり、数十μｍの
微細な穴あけ加工はできない。また、微細な穴あけ加工
の方法として放電加工やプレス加工やレーザ加工がある
が、これらの方法における穴あけ加工では、穴内径の表
面粗さや形状精度を高精度に仕上げることができなかっ
た。

【０００９】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、従来加工することが難
しかった微細な形状や穴を高精度に加工することができ
る切削工具及び加工方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わる回転切削工具
は、回転することにより切削加工を行う回転切削工具に
おいて、工具本体と、該工具本体の先端に固定されたダ
イヤモンドチップであって、前記回転切削工具の回転軸
に直交する断面が多角形状であるダイヤモンドチップと
を具備することを特徴としている。

【００１１】また、この発明に係わる回転切削工具にお
いて、前記ダイヤモンドチップの先端が前記回転軸に直
交する面に対して傾斜していることを特徴としている。

【００１２】また、この発明に係わる回転切削工具にお
いて、前記ダイヤモンドチップの先端が多角錐状に形成
されていることを特徴としている。

【００１３】また、この発明に係わる回転切削工具にお
いて、前記ダイヤモンドチップの側面がテーパー状であ
り、且つ先端に比べて根元のほうが太くなっていること
を特徴としている。

【００１４】また、本発明に係わる切削加工方法は、回
転軸に直交する断面が多角形状に形成されたダイヤモン
ドチップを前記回転軸の回りに回転させ、その先端を被
加工物に切り込ませて所望の形状を加工することを特徴
としている。

【００１５】また、この発明に係わる切削加工方法にお
いて、前記多角形状の中心軸と前記回転軸とを一致させ
ることを特徴としている。

【００１６】また、この発明に係わる切削加工方法にお
いて、前記多角形状の中心軸と前記回転軸とを微少量ず
らすことを特徴としている。

【００１７】また、この発明に係わる切削加工方法にお
いて、前記ダイヤモンドチップの先端が前記回転軸に直
交する面に対して傾斜していることを特徴としている。

【００１８】また、この発明に係わる切削加工方法にお
いて、前記ダイヤモンドチップの先端が多角錐状に形成
されていることを特徴としている。

【００１９】また、この発明に係わる切削加工方法にお
いて、前記ダイヤモンドチップの側面がテーパー状であ
り、且つ先端に比べて根元のほうが太くなっていること
を特徴としている。

【００２０】また、本発明に係わる微細形状物は、上記
の切削加工方法により加工したことを特徴としている。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施形態
について、添付図面を参照して説明する。

【００２２】図１は、本発明の一実施形態に係わる回転
切削工具１を示す図である。図１において、円筒形状の
工具シャンク３の先端に、四角柱形状のダイヤモンドチ
ップ２が埋め込まれている。このダイヤモンドチップ２
は、単結晶のダイヤモンドで、各面が研磨されており、
各稜線は鋭利に仕上げられている。

【００２３】図２に図１のダイヤモンドチップ２の刃先
部分の正面図と側面図を示す。本実施形態では、ダイヤ
モンドチップ２は、対角線寸法Ａ＝１０μｍの正方形断
面を有しており、Ｌ＝３０μｍの長さを持っている。こ
の回転切削工具１を超精密加工機の主軸に、そのダイヤ
モンドチップ２の正方形断面の中心と回転軸を一致させ
て取り付け、回転させ加工を行う。なお、本実施形態で
使用した超精密加工機は、ＸＹＺ３軸に移動することが
できるＮＣ同時３軸加工機であり、主軸には高速回転が
可能でかつ高精度な回転精度を有した、空気静圧軸受け
を採用した。

【００２４】図３は、溝加工の様子を示す図であり、
（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図を示す。図３におい
て、２はダイヤモンドチップ、３は工具シャンク、４は
回転中心軸、５は被加工物、６は溝を示す。加工する溝
６は、溝幅１０μｍ、深さ１０μｍの溝である。工具回
転数１０，０００ｒｐｍで加工を行った。また、除去取
り代は１０μｍに設定した。本実施形態の回転切削工具
１を用いることにより、このような１０μｍ幅の微細溝
形状を加工することができた。また、本実施形態では、
直線状の溝の加工の例を示したが、直線溝のみならず、
溝が曲線を描いている形状、溝深さが変化する形状、曲
面状の溝なども加工することが可能である。

【００２５】また、図４は、図６に示したようにダイヤ
モンドチップ２の先端が多角錐状に形成された工具を用
いて、微小径の穴７の加工を行った場合を示す図であ
る。図６に示す工具を使用することにより、内径１０μ
ｍの貫通穴を加工することができた。

【００２６】図５は、ダイヤモンドチップ２の先端に斜
面が形成されている例を示す図である。このような形状
のダイヤモンドチップを用いると、チップ先端での被加
工物への食いつきが良くなり、位置が正確に決まる効果
がある。この効果は、図６に示したダイヤモンドチップ
においても同様に得られる。

【００２７】図７は、ダイヤモンドチップ２の側面が、
テーパー状になり且つ、先端に比べ根本の方が太くなっ
ている例を示した図である。この工具を使用することに
より、断面がテーパー形状の溝や穴を加工することがで
きる。また、ダイヤモンドの強度が増し、大幅にダイヤ
モンドのチッピングを防ぐ効果がある。

【００２８】図８は、本実施形態の加工方法で製作し
た、複数の微小な突起８や複数の微小穴９を有する加工
物を示す図である。

【００２９】本実施形態によれば、図８に示すような微
小な構造物を非常に高精度に製作することができる。ま
た、このような構造物は、例えばインクジェットプリン
タのインク流路やノズルなどとして使うことができる。

【００３０】なお、本実施形態では、断面形状が四角形
である工具を使用しているが、これに限定されることな
く、四角形以外の多角形状でも構わない。

【００３１】また、本実施形態では工具断面の中心と回
転中心を一致させているが、これは一致させず微小量ず
れていても構わない。

【００３２】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、以下のような効果が得られる。

【００３３】本実施形態の工具を使用することにより、
従来の微細形状加工では加工が不可能であった微小な彫
り込み幅の微細形状を加工することができる。

【００３４】また、工具材質がダイヤモンドであるた
め、良好な面性状を得ることができる。

【００３５】微細な穴あけ加工に関しては、放電加工、
プレス加工、レーザ加工などの方法による穴加工に比
べ、穴内径の表面粗さや形状精度を高精度に仕上げるこ
とができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、従
来加工することが難しかった微細な形状や穴を高精度に
加工することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施形態に係わる回転切削
工具を示す図である。

【図２】ダイヤモンドチップの正面図と側面図である。

【図３】実施形態の回転切削工具を使用して溝を加工す
る様子を示す図である。

【図４】実施形態の回転切削工具を使用して穴を加工す
る様子を示す図である。

【図５】ダイヤモンドチップの形状の変形例を示す図で
ある。

【図６】ダイヤモンドチップの形状の変形例を示す図で
ある。

【図７】ダイヤモンドチップの形状の変形例を示す図で
ある。

【図８】本発明の加工方法により加工された部品の例を
示す図である。

【符号の説明】

１回転切削工具２ダイヤモンドチップ３工具シャンク４回転中心軸５被加工物６加工溝７加工穴８微小突起９微小穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転することにより切削加工を行う回転
切削工具において、工具本体と、該工具本体の先端に固定されたダイヤモンドチップであ
って、前記回転切削工具の回転軸に直交する断面が多角
形状であるダイヤモンドチップとを具備することを特徴
とする回転切削工具。
【請求項２】前記ダイヤモンドチップの先端が前記回
転軸に直交する面に対して傾斜していることを特徴とす
る請求項１に記載の回転切削工具。
【請求項３】前記ダイヤモンドチップの先端が多角錐
状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
回転切削工具。
【請求項４】前記ダイヤモンドチップの側面がテーパ
ー状であり、且つ先端に比べて根元のほうが太くなって
いることを特徴とする請求項１に記載の回転切削工具。
【請求項５】回転軸に直交する断面が多角形状に形成
されたダイヤモンドチップを前記回転軸の回りに回転さ
せ、その先端を被加工物に切り込ませて所望の形状を加
工することを特徴とする切削加工方法。
【請求項６】前記多角形状の中心軸と前記回転軸とを
一致させることを特徴とする請求項５に記載の切削加工
方法。
【請求項７】前記多角形状の中心軸と前記回転軸とを
微少量ずらすことを特徴とする請求項５に記載の切削加
工方法。
【請求項８】前記ダイヤモンドチップの先端が前記回
転軸に直交する面に対して傾斜していることを特徴とす
る請求項５に記載の切削加工方法。
【請求項９】前記ダイヤモンドチップの先端が多角錐
状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の
切削加工方法。
【請求項１０】前記ダイヤモンドチップの側面がテー
パー状であり、且つ先端に比べて根元のほうが太くなっ
ていることを特徴とする請求項５に記載の切削加工方
法。
【請求項１１】請求項５乃至１０のいずれか１項に記
載の切削加工方法により加工したことを特徴とする微細
形状物。