JP2003117717A - ワイパーチップおよび回転切削工具用ワイパーチップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バリの発生を抑制できると共に平滑な仕上げ
面を得ることができるワイパーチップと、回転切削工具
に他の切削チップと共に装着させて用いるワイパーチッ
プを提供する。 【解決手段】 ワイパーチップは、切れ刃が単結晶ダイ
ヤモンド3Aで構成され、切れ刃の副切れ刃に半径10mm以
上500mm以下の円弧状部を有し、切れ刃の先端曲率半径
が0.1μm以上3μm以下で、すくい面が（110）面で構成
される。このワイパーチップは、切れ刃が単結晶ダイヤ
モンド以外の高硬度材料、例えばダイヤモンド焼結体3B
などと共に回転切削工具に用いられる。単結晶ダイヤモ
ンド3Aの切れ刃が高硬度材料の切れ刃よりも回転軸方向
へ0.01mm以上0.05mm以下突出していることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミダイキャス
ト合金など、非鉄金属の切削加工に好適な単結晶ダイヤ
モンドを用いたワイパーチップ及び回転切削工具用ワイ
パーチップに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車部品や電子部品などの切削加工に
おいて、非鉄金属、特にアルミニウム合金の切削加工に
はダイヤモンド焼結体(PCD)工具が広く用いられてい
る。例えば、図1に示すように、環状のボディ1に複数の
ロケータ2を装着し、各ロケータ2にチップ3を固定した
正面フライスなどが知られている。このチップ3の大部
分は超硬合金で構成され、切れ刃部分にのみPCDが用い
られている。いずれのチップ3も切れ刃部分は全てPCDで
ある。

【０００３】通常、切れ刃は直線状のさらえ刃(第一副
切れ刃)を有し、いずれの切れ刃も回転軸方向への突出
量を揃えて固定されている。また、高精度な仕上面が要
求される場合などには、一部のさらえ刃を他のさらえ刃
よりも回転軸方向に突出させてワイパー刃とした正面フ
ライスも知られている(特開平8-309612号公報)。その場
合には、ワイパー刃を緩やかな円弧状としたものが用い
られることも多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来、ア
ルミダイキャスト合金等のミリング加工においては、硬
度と靭性とをバランスよく兼ね備えたPCDからなる切れ
刃を具える切削チップを装着させた回転切削工具が主に
使用されてきた。特に、仕上げ工程の加工においては、
加工底面の性状を向上させるために円弧状のさらえ刃を
有するワイパー刃を採用することが多かった。しかし、
円弧状のさらえ刃を採用すると、被削面の凹凸が小さく
なり仕上げ面の平滑性が向上するが、切れ刃の接触長が
長くなり切削抵抗が増大してバリが発生しやすくなる。
バリが発生すると、後工程でバリの除去工程が必要とな
り、製造工程の増加や製品のコスト高を招くことにな
る。

【０００５】バリの発生を抑えるためには、鋭い刃先を
形成して切れ味を向上させる必要がある。しかし、PCD
は、バインダーを用いてダイヤモンド粒子を焼結させた
ものであるため、その粒子の直径(5〜20μm程度)より小
さな曲率半径を持つ刃先を形成できない。即ち、PCD
は、バリの発生を防ぐのに充分な切れ味を有する刃先を
形成することができない。

【０００６】また、アルミダイキャスト合金などの延性
の高い材料を切削加工する場合、被削面に切削チップの
刃先の形状が転写されるため、平滑性の高い加工面を得
るには、刃先の稜線の凹凸が小さいことが要求される。

【０００７】しかし、上記のようにPCDは、バインダー
を用いてダイヤモンド粒子を焼結しているため、刃先を
形成する際、ダイヤモンド粒子の脱落が起こる。従っ
て、PCDの切れ刃では、ダイヤモンド粒子の直径程度の
大きさの凹凸が刃先の稜線に形成されることが避けられ
ず、被削面の平滑性の低下をもたらしている。

【０００８】従って、本発明の主目的は、バリの発生を
抑制できると共に平滑な仕上面を得るのに最適な単結晶
ダイヤモンドを用いたワイパーチップ及びそれを用いた
回転切削工具用ワイパーチップを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、超硬合金製の
台金上に単結晶ダイヤモンドがロウ付けされてなるワイ
パーチップであって、前記単結晶ダイヤモンドは切れ刃
を有し、切れ刃の先端曲率半径が0.1μm以上3μm以下で
あり、切れ刃に具える副切れ刃が半径10mm以上500mm以
下の円弧状部を有し、切れ刃のすくい面が（110）面で
あるワイパーチップである。

【００１０】また、超硬合金製の台金上に単結晶ダイヤ
モンドがロウ付けされ、前記単結晶ダイヤモンドは切れ
刃を有し、切れ刃の先端曲率半径が0.1μm以上3μm以下
であり、切れ刃に具える副切れ刃が半径10mm以上500mm
以下の円弧状部を有し、切れ刃のすくい面が（110）面
であるワイパーチップが、超硬合金、サーメット、cBN
焼結体またはダイヤモンド焼結体のいずれかの高硬度材
料で構成される複数の切削チップと共に回転切削工具に
用いられるワイパーチップである。

【００１１】バリの発生を抑えるために鋭い刃先を形成
する切れ刃材料として、大型の単結晶ダイヤモンドを用
いることが考えられる。このとき、単結晶ダイヤモンド
は、PCDのようにダイヤモンド粒子の部分的な脱落が起
きないため、PCDに比較して充分に小さな曲率半径を持
った刃先(切れ刃の先端部分)を容易に形成することがで
きる。また、PCDに比較して充分滑らかな稜線の刃先を
形成することもできる。しかしながら、単結晶ダイヤモ
ンドは、脆性破壊を起こしやすい材料である。一方、回
転切削は、一般に、刃先に断続的に衝撃力が加わる断続
加工である。そのため、従来の回転切削工具において切
削チップの切れ刃材料に単結晶ダイヤモンドを用いる
と、アルミダイキャスト合金などの構造用金属材料を切
削加工する際、刃先に発生する衝撃力によりチッピング
を生じて使用に耐えられない。従って、単結晶ダイヤモ
ンドは、刃先に衝撃力が加わらない連続加工である旋削
加工、例えば、レーザー用光学部品であるZnSeレンズ成
形などの極めて限られた一部の加工分野で用いられてい
たに過ぎず、その際の切り込み深さも非常に小さなもの
で使用されるに留まっていた。

【００１２】そこで、本発明者らは、単結晶ダイヤモン
ドの切れ刃に上記一定の円弧状部を形成することで、バ
リを抑制すると共に被削面の平滑性を向上させることを
見出した。特に、本発明者等は、上記単結晶ダイヤモン
ドの切れ刃に上記一定の円弧状部を形成すると共に、単
結晶ダイヤモンド以外の高硬度材料の切れ刃をも合わせ
て利用することで、アルミニウム合金のフライス加工な
どにおいても、高硬度材料の切れ刃が単結晶ダイヤモン
ドの切れ刃に過度の断続的負荷が加わることを防止し、
バリが発生せず、極めて平滑な仕上げ面が得られること
を見出した。

【００１３】以下、本発明を詳しく説明する。単結晶ダ
イヤモンドは、天然・人造のいずれでも利用できるが、
品質のばらつきが小さく、結晶方向が整い、強度・熱伝
導性に優れた人造ダイヤモンドが好ましい。特に、窒
素、硼素などの不純物量が少ないものが好ましい。例え
ば、窒素含有量が20wt.ppm以上のI_b型単結晶ダイヤモン
ド（住友電気工業株式会社製：登録商標スミクリスタ
ル）や窒素含有量が20wt.ppm未満のII_a型単結晶ダイヤ
モンド（住友電気工業株式会社製：登録商標スミクリス
タルタイプII）が利用できる。

【００１４】単結晶ダイヤモンドを刃先などの少なくと
も切削に関与する切れ刃の材料に使用する場合、結晶の
方向の取り方は任意であるが、チッピングの起こりにく
さから、(110)面をすくい面として用いることが好まし
い。

【００１５】また、単結晶ダイヤモンドの代わりとし
て、結合材を含まない多結晶ダイヤモンドである気相合
成ダイヤモンドを使用することもできる。

【００１６】切れ刃は、すくい面と逃げ面の交線であ
り、一般に、主切れ刃、コーナ（丸コーナ、面取りコー
ナを含む）および副切れ刃を具える。これらの関係を図
8によって説明する。図8は、フライスカッタ等の回転切
削工具に取り付けられた切削チップの刃先部分の拡大図
である。この工具は、回転中心6Bを中心軸として回転
し、工具送り方向6A(図において左側)の方向に送られ
る。このとき、工具送り方向6Aの切削加工を主として行
う部分を主切れ刃4Aといい、仕上げ面(加工底面)6の切
削加工を主として行う部分を副切れ刃4Cという。主切れ
刃4Aと副切れ刃4Cとは直接つながる場合もあるが、一般
に、両刃4A、4C間にはコーナ部4Dが存在する。コーナ部
4Dは、図8中に示した直線状の面取りコーナの他、曲線
状の丸コーナがある。本発明に開示する円弧状部は、上
記副切れ刃4Cに設ける。この円弧は、中心4Eが、主切れ
刃4A側よりも工具の回転中心6B側に近く、円弧の半径4F
に相当する距離だけ仕上げ面6から上方に位置し、コー
ナ部4Dにつながる円弧と定義される。なお、副切れ刃を
円弧状に形成し、副切れ刃全体を円弧状部としてもよい
し、副切れ刃の一部に円弧状部を形成してもよい。

【００１７】円弧状部の半径は、10mm以上500mm以下、
より好ましくは200mm以上500mm以下である。10mm未満で
は切れ味が低下し、バリの発生が促進されてしまうから
である。逆に500mmを越えると直線刃との差異があまり
見られず、仕上げ面の表面粗さの向上を図ることが難し
いからである。

【００１８】切れ刃の先端曲率半径は、0.1μm以上3μm
以下であることが好ましい。切れ刃の先端曲率半径と
は、すくい面と逃げ面で構成される刃先の稜線部におい
て稜線に垂直な断面における曲率半径を言う。

【００１９】よりバリのない加工面を得るには、特に、
切削に関与する切れ刃が高品位である必要がある。しか
し、切れ刃材料にPCDを用いた場合、含有されるダイヤ
モンド粒子が粒子単位で脱落するため、その粒子程度
（5〜20μm）以下の曲率半径の切れ刃とすることができ
ない。これに対して、単結晶ダイヤモンドは、このよう
な制限がないため、PCDの切れ刃以上の高品位な切れ刃
を得ることができる。切れ刃の先端曲率半径を0.1μmよ
り小さくするにはコストがかかりすぎ、欠け易いため一
般的なフライスなどの回転切削には不向きである。逆
に、先端曲率半径を大きくしすぎると、PCDに対する切
れ刃の高品位性が実現できない。従って、切れ刃の先端
曲率半径は、0.1μmから3μmであることが望ましい。

【００２０】切れ刃の先端部分における稜線の凹凸は、
0.1μm以上3μm以下であることが好ましい。切れ刃の先
端部分における稜線の凹凸とは、切れ刃および実質的に
切削に関与する切れ刃周辺部の最大凹部と最大凸部の高
低差をいう。

【００２１】切れ刃の先端部分、即ち刃先の稜線の形状
が被削材へ転写されることによる被削面の平滑性をより
高めるためには、刃先の稜線の凹凸を小さくすることが
必要である。刃先の稜線の凹凸を0.1μmより小さくする
には、精密な研磨を必要とするのでコストがかかりすぎ
る。また、同稜線の凹凸が3μmよりも大きくなるとその
凹凸の転写により被削面の平滑性が低下する。従って、
切れ刃の先端部分における稜線の凹凸は、0.1μmから3
μmであることが望ましい。

【００２２】回転切削工具としては、フライスカッタ
（エンドミルを含む）、ドリル、リーマなどが挙げられ
る。いずれも切削チップをボディに装着するスローアウ
ェイ方式の工具に使用することができる。特に、バリの
発生が問題となりやすい正面フライスカッタとしての利
用が好ましい。

【００２３】回転切削工具において、単結晶ダイヤモン
ドの切れ刃を具える切削チップの数は、コスト面からは
極力少なくする方が好ましい。単結晶ダイヤモンドの切
れ刃を具える切削チップの数が少なくても、本発明の目
的であるバリの抑制と平滑な仕上げ面の生成は十分実現
できる。一般に、スローアウェイフライスカッタの場
合、切削チップの数は4〜24枚程度である。そのうち、1
〜2枚の切削チップの切れ刃を単結晶ダイヤモンドで構
成する。例えば、切削チップ数が10枚以下では単結晶ダ
イヤモンドの切れ刃を持つ切削チップを1枚、チップ数
が11枚以上では単結晶ダイヤモンドの切れ刃を持つ切削
チップを2枚などとする。

【００２４】単結晶ダイヤモンドの切れ刃を持つ切削チ
ップは、その軸方向すくい角を＋10°〜−20°程度とす
ることが好ましい。より好ましくは＋5°〜−10°程度
であり、切れ味確保の点から0°付近が最も好ましい。
また、逃げ角は＋3°〜＋5°程度とすることが望まし
い。このような角度限定により、逃げ面とすくい面のな
す角度を大きく採ることができ、刃先強度を確保してチ
ッピングを抑制する。切削速度が高い場合、例えば5000
m/minなどではチッピング防止のため、すくい角は−5°
〜−10°程度にすることが好適である。

【００２５】なお、ここで言う軸方向すくい角は、切削
チップ単体でのすくい角ではなく、切削チップをボディ
に装着した場合の実効すくい角である。切削チップ単体
でのすくい角は、ネガティブ（負）であってもボディに
装着した際の実効すくい角が0°付近となることが最適
である。

【００２６】単結晶ダイヤモンド以外の高硬度材料と
は、超硬合金、サーメット、cBN焼結体、ダイヤモンド
焼結体などである。

【００２７】この高硬度材料の切れ刃を持つ切削チップ
は、その軸方向すくい角を＋8°〜＋20°程度とし、逃
げ角は＋5°〜＋10°程度とすることが望ましい。この
ような角度限定により、好ましい切れ味を実現できる。

【００２８】また、単結晶ダイヤモンドの切れ刃は、高
硬度材料の切れ刃よりも回転軸方向へ0.01mm以上0.05mm
以下突出していることが好適である。この構成により、
高硬度材料の副切れ刃で形成された切削面を単結晶ダイ
ヤモンドの副切れ刃（通常は第一副切れ刃＝さらえ刃）
で高精度に切削して、極めて平滑な仕上げ面を得ること
ができると共にバリの発生を回避できる。

【００２９】さらに、高硬度材料の切れ刃は単結晶ダイ
ヤモンドの切れ刃よりも回転軸と直行する方向、つまり
径方向に突出していることが好ましい。この構成によ
り、高硬度材料の主切れ刃により送り方向に被削材を切
削し、単結晶ダイヤモンドの主切れ刃は切削に関与させ
ないようにでき、単結晶ダイヤモンドの切れ刃のチッピ
ングを抑制できる。この突出程度は厳密に規定する必要
はない。単結晶ダイヤモンドの主切れ刃が被削材に接触
しない程度に高硬度材料の切れ刃を突出させれば良い。

【００３０】本発明回転切削工具が対象とする被削材
は、特に限定されないが、非鉄金属などが好適である。
具体例としては、アルミニウム合金、ハイシリコンアル
ミニウム合金、MMC（Metal Matrix Composites：金属
マトリックス系複合材料）、FRP（繊維強化プラスチッ
ク）、シリコン結晶体、ゲルマニウム結晶体、銅などが
挙げられる。

【００３１】このような単結晶ダイヤモンド工具を用い
た切削方法は、切り込みを0.01mm以上0.05mm以下とする
ことを特徴とする。切り込みが0.01mm未満では、平滑な
仕上げ面を得るに十分な切削を行うことが難しく、0.05
mmを超えると切れ刃のチッピングなどを生じやすくなる
からである。なお、一般に、切り込みは被削面と仕上げ
面との距離のことである。従って、上述の切り込みを0.
01mm以上0.05mm以下とする切削方法は、切れ刃が単一の
工具や複数あっても全ての切れ刃の突出量が実質的に揃
えられている工具に適用するものとする。後述するよう
に、単結晶ダイヤモンドの切れ刃と他の高硬度材料の切
れ刃とを有し、前者が後者よりも回転軸方向に突出した
構成の場合、この突出量が0.01mm以上0.05mm以下であれ
ばよく、被削面と仕上げ面との間の距離は0.05mm以上で
あっても構わない。実質的に単結晶ダイヤモンドの切れ
刃のみによって切削される深さが0.01mm以上0.05mm以下
であることが本発明の要件となるからである。

【００３２】切削速度は、500m/min以上、特に1000m/mi
n以上の高速が好適である。このような高速切削により
切削抵抗が低減され、極めて実用的な切削加工を持続す
ることができる。切削速度の上限は、切れ刃の寿命など
を考慮すれば、6000m/min程度である。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００３４】図1は本発明のワイパーチップを用いたフ
ライスカッタの外観斜視図である。この正面フライスカ
ッタは、環状のボディ1に鋼製のロケータ2を複数装着
し、各ロケータ2に切削チップ3を固定したものである。
切削チップ3は大部分が超硬合金で構成されており、切
れ刃部分のみ異なる材料で構成されている。本例では、
6つの切削チップのうち、1つのチップの切れ刃部分を単
結晶ダイヤモンド3Aで構成し、残り5つのチップの切れ
刃部分をダイヤモンド焼結体(PCD)3Bで構成した。

【００３５】切れ刃部分に単結晶ダイヤモンドを用いた
本発明切削チップを図2に示す。図2(A)は、本発明切削
チップの正面図、同(B)は、その上面図、同(C)はその右
側面図、同(D)は切れ刃部分である単結晶ダイヤモンド3
Aの拡大図である。切削チップ3は、超硬合金の台部3Cに
切れ刃として単結晶ダイヤモンド3Aを一体化したもので
ある。また、切削チップ3は、第一副切れ刃(さらえ刃)4
Cに、中心を図2(D)において左側に有する半径300mmの円
弧状部を設けている。副切れ刃4Cに設けた円弧状部と直
線部との繋ぎ目3Dは(図2(B)、同(C)参照)、製造時の研
磨工程で生じた面である。また、超硬合金製の台部3Cの
上面には、単結晶ダイヤモンド3Aの位置合わせための段
差3Eを設けている。

【００３６】さらに、単結晶ダイヤモンドの切れ刃とダ
イヤモンド焼結体の切れ刃の両回転軌道を重ね合わせた
説明図を図3に示す。図3の上下方向がフライスカッタの
回転軸方向であり、左右方向が同径方向である。また、
図中の左矢印は工具送り方向6Aを示している。

【００３７】単結晶ダイヤモンドの切れ刃(二点鎖線)
は、直線状の主切れ刃4A、丸コーナ4Bおよび仕上げ面を
形成するさらえ刃4C（第一副切れ刃）を具える。このう
ちさらえ刃4Cが円弧状部である。

【００３８】一方、PCDの切れ刃(実線)は、直線状の主
切れ刃5A、面取りコーナ5Bおよび直線状のさらえ刃5C
（第一副切れ刃）を具える。

【００３９】ここで、単結晶ダイヤモンドのさらえ刃4C
は、PCDのさらえ刃5Cよりも回転軸方向に突出してい
る。この突出量Vは0.01〜0.05mmとする。従って、仕上
げ面は、この単結晶ダイヤモンドのさらえ刃4Cにより形
成される。また、PCDの主切れ刃5Aは単結晶ダイヤモン
ドの主切れ刃4Aよりも径方向(工具送り方向)に突出して
いる。この突出量Hは1mmとした。従って、工具送り方向
の切削は、PCDの主切れ刃5Aにより行われ、単結晶ダイ
ヤモンドの主切れ刃4Aは関与しない。

【００４０】このように、主に切り屑の生成に関与する
主切れ刃はチッピングに強いPCDとし、主に仕上げ面の
生成に関与するさらえ刃を高精度加工に向く単結晶ダイ
ヤモンドとすることで、単結晶ダイヤモンドのチッピン
グ抑制、バリの抑制、鏡面仕上げ面の形成と言った効果
を実現できる。

【００４１】（試験例1）上記の本発明のワイパーチッ
プを用いたフライスカッタと従来のフライスカッタを用
いて切削を行い、仕上げ面の面粗さ、バリの有無および
光沢の有無を調べた。ここでは、次の3通りのフライス
カッタを用い、後述するフライスカッタの諸元および切
削条件にて試験を行った。

【００４２】全ての切削チップが直線状のさらえ刃を
持つPCDチップ（比較例1） 一つの切削チップが円弧状（半径300mm）のさらえ刃
を持つPCDワイパーチップ(ワイパー刃をもつ切削チッ
プ、以下同じ)、残り5つは直線状のさらえ刃を持つPCD
チップ（比較例2） 一つの切削チップが円弧状のさらえ刃を持つ単結晶ダ
イヤモンドワイパーチップ、残り5つは直線状のさらえ
刃を持つPCDチップ（実施例1）

【００４３】本試験に用いた単結晶ダイヤモンドの切れ
刃を有する切削チップは、以下の工程で製作した。 (1) 超高圧高温プレスを用いて作成した単結晶ダイヤ
モンド原石をその結晶面の(110)面に平行な面でレーザ
ー切断機を用いて切断し、厚さ1.2mmの薄板を作製す
る。別途、従来の方法により、超硬合金によって台部を
作製する。 (2) 上記(1)で得られた薄板において、レーザーで切断
された二面(上下面)に研磨加工を施して鏡面状態にし、
かつ厚さを1.0mmにする。 (3) 上記(2)で得られた鏡面状態の薄板を超硬合金製の
台部の切れ刃部付近にろう付する。 (4) ろう付した単結晶ダイヤモンドを研磨して、刃先
を形成する。

【００４４】上記製作工程完了後における単結晶ダイヤ
モンドの切れ刃部分の拡大写真を図6に示す。図6は、切
れ刃部分をすくい面に垂直な方向から観察したもので、
写真上部の黒く見える部分が単結晶ダイヤモンドの切れ
刃部分である。図6に示すように切れ刃部分には、チッ
ピングが見られず、切れ刃の先端部分における稜線の凹
凸が3μm以下になっていることが観察された。

【００４５】図7は、切れ刃の刃先の稜線に垂直な面で
のプロファイルを測定したものである。図に示す曲線に
おいて、左側の右上がりの斜線部分がすくい面側、右側
の右下がりの斜線部分が逃げ面側を示し、中央部の曲線
部分が切れ刃の先端部分を示している。この測定から、
切れ刃の先端曲率半径が1μmとなっていることが確認さ
れた。

【００４６】＜フライスカッタの構成＞ 正面フライスカッタ：外径φ100mm 6枚刃 PCDまたは単結晶ダイヤモンドワイパーチップの軸方向
すくい角：0° PCDまたは単結晶ダイヤモンドワイパーチップの逃げ
角：＋3° PCDチップのすくい角：＋10° PCDチップの逃げ角：＋5° 単結晶ダイヤモンド：住友電気工業株式会社製 スミク
リスタル（登録商標） PCD：ダイヤモンド粒子 90容量％ 結合金属（Co）と不可避不純物 残部 ダイヤモンド粒子の平均粒径 5μm ワイパーチップのさらえ刃回転軸方向突出量：0.05mm 単結晶ダイヤモンドワイパーチップの切れ刃の先端曲率
半径：1μm 単結晶ダイヤモンドワイパーチップの切れ刃の先端部分
における稜線の凹凸：0.2μm

【００４７】本試験において、単結晶ダイヤモンド以外
の切れ刃には、焼結ダイヤモンド(住友電気工業株式会
社製：登録商標スミダイヤDA2200)を用いた。切削チッ
プの型番はSNEW1204ADFR−W(住友電気工業株式会社製)
を用いた。

【００４８】 ＜切削条件＞ 切削速度 1000m/min 送り 0.05mm/刃 切り込み 0.2mm 被削材質 ADC12(アルミダイキャスト合金：10重量％Si含有) 切削方式 乾式

【００４９】評価結果を表１に示す。

【００５０】

【表１】

【００５１】この表から明らかなように、比較例1は仕
上げ面の面粗さが最も粗く光沢もないが、バリは比較的
わずかである。比較例2はワイパーチップを用いている
ため、面粗さは大きく改善されている。しかし、PCD製
の円弧状のさらえ刃を有するため、切れ味が低下してバ
リが多く発生している。一方、実施例は単結晶ダイヤモ
ンドのワイパーチップを用いることで、極めて平滑で光
沢のある鏡面仕上げ面が得られた。また、バリの発生も
全く見られなかった。

【００５２】仕上げ面の面粗さの測定結果を図4に示
す。図4（A）は実施例1の表面粗さデータ、図4（B）は
比較例2の表面粗さデータを示している。実施例1が比較
例2に比べて凹凸の少ない仕上げ面であることは一目瞭
然である。また、実施例1の仕上げ面には、さらえ刃の
円弧形態がほぼそのまま転写さており、単結晶ダイヤモ
ンドの切れ刃の切れ味が優れていることがわかる。

【００５３】図4に示した表面粗さの測定は、カットオ
フ値を0.8mmとし、測定長2mmで行った。図中RaはJIS 0
601に規定された算術平均粗さ、Rmaxはうねり成分を除
去せずに測定した最大高さ、Rzは同じくJIS 0601で規
定された十点平均粗さ、Rtはうねり成分を除去したJIS
0601に規定された最大粗さをいう。粗さ曲線の倍率は
水平方向が50倍、垂直方向が10000倍である。

【００５４】（試験例2）単結晶ダイヤモンドのワイパ
ーチップの効果を模擬的に調べる。まず、上記の比較例
2でADC12の切削を試験例1と同様に行って、得られた1次
仕上げ面に直交する側面を切れ刃の抜け側から写真撮影
する。次に、単結晶ダイヤモンドのワイパーチップと、
切れ刃のないバランスチップとをボディの対向する位置
に装着したフライスカッタを用意する。バランスチップ
は単に単結晶ダイヤモンドのワイパーチップとのバラン
スを図るためのものであり、切削は全く行えない。この
フライスカッタで1次仕上げ面を切り込み0.05mmとして
再度切削し、得られた2次仕上げ面に直交する側面を切
れ刃の抜け側から写真撮影して、単結晶ダイヤモンドの
ワイパーチップの効果を確認した。

【００５５】両者の写真を図5に示す。図5（A）は単結
晶ダイヤモンドのワイパーチップで加工した被削材側
面、同（B）は比較例2で加工した被削材側面を示す。写
真撮影は、切削加工面側の斜め上方からの照明光を当て
て、真上から撮影した。いずれの写真も下から2/3程度
が被削材であり、残り1/3は仕上げ面上部の空間であ
る。この被削材と空間との境界部に白く写っているのが
バリである。被削面からの反射光は、主にカメラの方向
とは異なる方向に反射するので被削面は灰色に映る。し
かしながらバリの部分は、凹凸の多い面であるので照明
の一部が反射して直接カメラに届くので図5(B)に示すよ
うに白色に映る。両者をくらべれば、単結晶ダイヤモン
ドのワイパーチップを用いた仕上げ面には明らかにバリ
のないことがわかる。

【００５６】（試験例3）次に、上記実施例1における円
弧状部の半径を変え、試験例1と同様の切削を行ってみ
た。用意した円弧状部の半径は5・10・100・300・500・
1000mmの6種類である。ここでは切削速度を3000m/minと
した。

【００５７】その結果、円弧状部の半径が10・100・300
・500mmのチップを用いた仕上げ面にはバリがなく、曇
りのない鏡面に仕上げられていた。一方、円弧状部の半
径が5mmの切削チップを用いた仕上げ面は光沢が無く、
バリが多く生じていた。さらに、円弧状部の半径が1000
mmのチップを用いた仕上げ面は、バリはわずかしか生じ
なかったが光沢が無く鏡面には程遠い仕上がりであっ
た。

【００５８】（試験例4）次に、上記実施例1におけるワ
イパーチップのさらえ刃の回転軸方向突出量を変え、試
験例1と同様の切削を行ってみた。この突出量は、0.00
5、0.03、0.07mmの3種類とした。また、切削速度は500m
/minとした。

【００５９】その結果、突出量0.03mmのフライスカッタ
のみ良好な仕上げ面が得られ、バリのない切削が行え
た。突出量0.005mmのフライスカッタでは、単結晶ダイ
ヤモンドによる切削が不十分なためか鏡面の仕上げ面を
得ることができなかった。また、突出量0.07mmのフライ
スカッタでは、早期に単結晶ダイヤモンドにチッピング
が生じてしまい、やはり鏡面の仕上げ面を得ることがで
きなかった。

【００６０】(試験例5)上記実施例1において切れ刃の先
端曲率半径を変えて、試験例1と同様の切削を行ってみ
た。曲率半径は、0.05、3、3.5μmの3種類とした。する
と、特に、欠けが生じにくく、切れ刃の高品位性が実現
できて、かつより低コストであるのは、曲率半径が0.1
μmから3μmであることが確認された。

【００６１】(試験例6)上記実施例1において切れ刃の先
端部分における稜線の凹凸を変えて、試験例1と同様の
切削を行ってみた。稜線の凹凸は、0.05、3、3.5μmの3
種類とした。すると、特に、被削面の平滑性を低下させ
にくく、かつより低コストであるのは、上記稜線の凹凸
が0.1μmから3μmであることが確認された。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単結晶ダイヤモンドで切れ刃を構成し、かつ切れ刃に所
定の円弧状部を形成することで、バリの抑制と鏡面仕上
げ面の実現と言う効果を奏することができる。また、本
発明のワイパーチップを用いた回転切削工具は、上記単
結晶ダイヤモンドの切れ刃と単結晶ダイヤモンド以外の
高硬度材料の切れ刃とを合わせて利用することで、切削
の際、単結晶ダイヤモンドの切れ刃に過度の負荷がかか
るのを防止し、バリの抑制と鏡面仕上面の実現という優
れた効果を奏する。

【００６３】更に、本発明のワイパーチップを用いた切
削方法によれば、切り込みを特定することで、脆性材料
の単結晶ダイヤモンドの切れ刃でもチッピングを抑制す
ることができる。

【００６４】加えて、本発明のワイパーチップを用いた
回転切削工具は、アルミニウム合金などの精密加工にお
いて、仕上げ面を鏡面にすることができ、かつ切削時の
バリの発生も抑制できる。従って、後工程でのバリ取り
作業を省略することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】正面フライスカッタの斜視図である。

【図２】本発明のフライスカッタに用いるチップを示
し、（A）は正面図、（B）は上面図、（C）は右側面
図、（D）は単結晶ダイヤモンド周辺の拡大平面図であ
る。

【図３】単結晶ダイヤモンドの切れ刃とダイヤモンド焼
結体の切れ刃との回転軌道を重複させて示す仮想説明図
である。

【図４】（A）は実施例1の表面粗さデータ線図、（B）
は比較例２の表面粗さデータ線図である。

【図５】（A）は単結晶ダイヤモンドのワイパーチップ
で加工した被削材側面、（B）はPCDのワイパーチップで
加工した被削材側面を示す顕微鏡写真である。

【図６】単結晶ダイヤモンドの切れ刃部分をすくい面に
垂直な方向から観察した拡大写真である。

【図７】単結晶ダイヤモンドで構成した切れ刃の刃先の
稜線に垂直な面でのプロファイルである。

【図８】回転切削工具に取り付けられた切削チップの刃
先部分の拡大図である。

【符号の説明】

1 ボディ 2 ロケータ 3 切削チップ 3A 単結晶ダイヤモンド 3B ダイヤモンド焼結体 3C 台部 3D 繋ぎ目 3E 段差 4A 主切れ刃 4B 丸コーナ 4C さらえ刃（第一副切れ刃） 4D コーナ部 4E 円弧中心 4F 円弧半径 5A 主切れ刃 5B 面取りコーナ 5C さらえ刃（第一副切れ刃） 6 仕上げ面 6A 工具送り方向 6B 回転中心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植田 丞司 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 佐橋 稔之 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 吉永 実樹 兵庫県加東郡滝野町河高字黒石1816番174 号 株式会社アライドマテリアル播磨製作 所内 (72)発明者 小畠 一志 兵庫県加東郡滝野町河高字黒石1816番174 号 株式会社アライドマテリアル播磨製作 所内 (72)発明者 牧 啓展 大阪府堺市鳳北町２丁80番地 株式会社ア ライドマテリアル大阪製作所内 Ｆターム(参考） 3C022 HH01 HH04

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超硬合金製の台金上に単結晶ダイヤモン
   ドがロウ付けされてなるワイパーチップであって、 前記単結晶ダイヤモンドは切れ刃を有し、 前記切れ刃の先端曲率半径が0.1μm以上3μm以下であ
   り、 前記切れ刃に具える副切れ刃が半径10mm以上500mm以下
   の円弧状部を有し、 前記切れ刃のすくい面が（110）面であることを特徴と
   するワイパーチップ。
2. 【請求項２】 前記切れ刃の先端部分における稜線の凹
   凸が0.1μm以上3μm以下であることを特徴とする請求項
   1に記載のワイパーチップ。
3. 【請求項３】 前記超硬合金製台金は、その上面にワイ
   パ-チップの位置あわせのための段差を有することを特
   徴とする請求項1または2に記載のワイパーチップ。
4. 【請求項４】 切れ刃を有する単結晶ダイヤモンドのす
   くい面が、超硬合金台金のすくい面より高いことを特徴
   とする請求項1〜3のいずれかに記載のワイパーチップ。
5. 【請求項５】 前記副切れ刃が半径200mm以上500mm以下
   であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の
   ワイパ-チップ
6. 【請求項６】 前記単結晶ダイヤモンドが人造ダイヤモ
   ンドであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記
   載のワイパーチップ。
7. 【請求項７】 超硬合金製の台金上に単結晶ダイヤモン
   ドがロウ付けされ、 前記単結晶ダイヤモンドは切れ刃を有し、 前記切れ刃の先端曲率半径が0.1μm以上3μm以下であ
   り、 前記切れ刃に具える副切れ刃が半径10mm以上500mm以下
   の円弧状部を有し、 前記切れ刃のすくい面が（110）面であるワイパーチッ
   プが、 超硬合金、サーメット、cBN焼結体またはダイヤモンド
   焼結体のいずれかの高硬度材料で構成される複数の切削
   チップと共に用いられることを特徴とする回転切削工具
   用ワイパーチップ。
8. 【請求項８】 単結晶ダイヤモンドの切れ刃が、単結晶
   ダイヤモンド以外の高硬度材料の切れ刃よりも、回転軸
   方向へ0.01mm以上0.05mm以下突出していることを特徴と
   する請求項7記載の回転切削工具用ワイパーチップ。
9. 【請求項９】 単結晶ダイヤモンド以外の高硬度材料の
   切れ刃が、単結晶ダイヤモンドの切れ刃よりも、径方向
   に突出していることを特徴とする請求項7又は8記載の回
   転切削工具用ワイパーチップ。