JP2004042142A

JP2004042142A - 軟質金属の切削方法

Info

Publication number: JP2004042142A
Application number: JP2002187141A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Otsuki; 大槻　智也
Original assignee: DDK Ltd
Current assignee: DDK Ltd
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】本発明は、軟質金属１０に切削加工をしても、バリ２４の発生しない切削方法を提供することである。
【解決手段】本発明の目的は、軟質金属１０の切削方法において、切削面２０と直角をなす該軟質金属１０の表面に軟質金属１０母材より硬質の表面処理１２を施し、切削工具３０にＤＬＣコーティング３６を施して、切削加工することにより達成できる。ＤＬＣコーティング３６は、少なくとも切削工具３０の刃先３２の両側面３４部分に施すだけでもよいし、また、少なくとも切削工具３０の刃先３２の両側面３４部分の刃先３２先端から３ｍｍの範囲に施すことでもよい。表面処理１２として、軟質金属１０の表面にメッキ処理１８を施してもよい。また、軟質金属１０がアルミニウムの場合は、表面処理１２としてアルミニウムの表面にアルマイト処理を施し、アルミナ層１６を生成してもよい。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面硬度１８０Ｈｖ（ビッカース硬度）以下の軟質金属の切削方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
表面硬度が１８０Ｈｖ以下の軟質金属としては、アルミニウム／アルミニウム合金や銅／銅合金や黄銅等を挙げることができる。このような軟質金属を削るにあたっては、コーティングや表面改質をせずに、そのままで切削加工を施していた。例えば、図７（Ｂ）のような形状にするには、（Ａ）の状態の母材を準備し、破線部分を切削加工していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、軟質金属をそのままで切削加工をした場合、材質が柔らかい（例えば、アルミニウムはビッカース硬度が２０〜１００Ｈｖ）ので、図７（Ｂ）のように切削方向の刃が抜ける側と切削面２０の側壁部２６にバリ２４が発生してしまうといった解決すべき課題があった。即ち、材質が柔らかく、延び易いため、延性破壊を起こし易く、バリ２４が発生していた。
そこで、本発明者は、切削面２０と直角をなす軟質金属の表面に軟質金属母材より硬質の表面処理１２を施した後に切削加工し、表面を硬質にし、被研削物の刃物による削り取り時のモードを、従来の延性破壊ではなく、脆性破壊になるようにすることで、バリ２４が発生しなくなるのではないかと考えた。すると、図８のように、切削工具３０の刃先３２部分が抜ける部分のバリ２４は、予想通り完全に抑えることができた。
しかしながら、切削工具３０の側面３４部分が抜ける部分のバリ２４は、従来に比べ小さくなってはいるが、予想に反し抑えることが出来なかった。これは、図１０の斜線のように切削工具３０の側面３４部分に凝着した軟質金属１０が、既切削溝内壁の軟質金属１０と凝着し、工具の回転により、図９のように表面の堅い表面処理部分１２を乗り越えて軟質金属１０の素材（柔らかい部分）から引き出されているからである。図９の斜線部分２８は切削工具３０の側面３４部分に凝着した軟質金属１０と切削溝内壁の軟質金属１０凝着の摺動痕であり、黒い部分は切削溝内壁の軟質金属斜線部分２８が外側へ引き出されたバリ２４である。
バリ２４が発生すると、バリ取りやその検査に工数が掛かり、品質低下やコストアップに繋がってしまうといた問題点があった。
また、対象物が小さく、かつ、スリット２２加工を施す場合には、バリ取りをすることも難しく、コストアップに繋がってしまう。
【０００４】
本発明は、軟質金属１０に切削加工をしても、バリ２４の発生しない切削方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、軟質金属１０の切削方法において、切削面２０と直角をなす該軟質金属１０の表面に該軟質金属１０母材より硬質の表面処理１２を施し、切削工具３０にＤＬＣコーティング３６を施して、切削加工することにより達成できる。
前記ＤＬＣコーティング３６とは、ダイヤモンドライクカーボンの略で、主に炭素と水素から構成されるアモルファス（非晶質）状のカーボン膜の事で、硬度はダイヤモンドに近い。
【０００６】
前記ＤＬＣコーティング３６は、少なくとも該切削工具３０の刃先３２の両側面３４部分に施すだけでもよい。
また、ＤＬＣコーティング３６は、少なくとも該切削工具３０の刃先３２の両側面３４部分の刃先３２先端から３ｍｍの範囲に施すことでもよい。
これらのように、切削工具３０の刃先３２の両側面３４部分若しくは両側面３４部分の刃先３２先端から３ｍｍの範囲に、ＤＬＣコーティング３６を施すことで、切削工具側面３４への軟質金属１０の凝着を防ぐことができる。
前記表面処理１２として、軟質金属１０の表面にメッキ処理１８を施してもよい。ニッケル等のメッキ処理１８を施すと、表面が堅く（ニッケルの場合ビッカース硬度が２５０〜３００Ｈｖ）となり、切削工具３０による削り取り時のモードは、従来の延性破壊ではなく、脆性破壊になるので、刃先３２の抜ける部分のバリ２４が発生しなくなる。
また、該軟質金属１０としてアルミニウムを切削する場合に、前記表面処理１２としてアルミニウムの表面にアルマイト処理を施し、切削工具３０にＤＬＣコーティング３６を施してもよい。該アルマイト処理とは、アルミニウムの表面を硫酸溶等で処理し、酸化膜（この膜をアルミナ１６という）を生成することをいう。アルマイト処理を施すことで、アルミニウムの表面をアルミナ１６という硬質膜（ビッカース硬度２０００〜２３００Ｈｖ）で覆うことになる。その為、表面が硬質になり、切削工具による削り取り時のモードは、従来の延性破壊ではなく、脆性破壊になり、かつ、切削工具３０にＤＬＣコーティング３６を施しているので、バリ２４が発生しなくなる。
【０００７】
また、例えば、アルミニウムを切削加工すると、表面が肌荒れし、アルミ粉末の脱落が懸念されるため、切削後の表面品質を上げるべく、電解メッキにより切削表面をカバーする場合には、アルミナ１６は不導体であり、除去する必要が生じる。このような場合に、前記アルミナ層１６の脱膜は、ＮａＯＨで容易に実現できるし、ＮａＯＨはメッキ前処理工程の脱脂に一般的に使われているもので従来のままの設備で容易に脱膜が出来ることになる。
即ち、上記のような必要が生じた場合には、次のような加工順に加工を行う。まず、切削面２０と直角をなすアルミニウムの表面にアルマイト処理を施した後に、切削加工する。次に、ＮａＯＨでアルミナ層１６を脱膜した後に、メッキを行うことになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図に基づいて、本発明の軟質金属１０の切削方法について説明する。
図１は切削加工前後の軟質金属の状態を示した一実施例の斜視図であり、図２は表面処理前後の部分的な拡大断面図である。
本発明では、軟質金属１０（切削物）側に表面処理１２を、切削工具３０側にＤＬＣコーティング３６を施して、切削加工を行っている。該切削工具３０には、メタルソーやそれに類似する溝フライスやすりわりスライス等が考えられる。即ち、刃先３２部分の側面３４に刃でない部分を有するものである。
【０００９】
まず、切削物側（軟質金属１０）として、アルミニウムを切削加工した場合の表面処理について説明する。
例えば、図１（Ａ）のようなアルミニウム（軟質金属１０）の母材を（Ｂ）のような形状に切削加工する場合を例に取って説明する。即ち、（Ｂ）のような形状にする場合には、（Ａ）の破線部分を切削加工することになる。
まず、切削面２０と直角をなす面にアルミニウム（軟質金属１０）母材より硬質の表面処理１２を施した後に、矢印イ方向に切削加工をする。なお、矢印イ方向に切削する場合は、Ａ面１４と反対側面の硬質の表面処理は省いても良い。
【００１０】
次に、硬質の表面処理１２方法について説明する。硬質の表面処理をする目的は、軟質金属１０（アルミニウム等）表面を堅くし、削り取り時のモードを延性破壊から脆性破壊にすることで切削時のバリ発生を無くすためのものである。
上記表面処理方法としては、アルマイト処理（軟質金属１０がアルミニウムの場合）やメッキ処理１８が考えられる。図２（Ａ）はアルマイト処理前後の表面の状態を示したものであり、左図が処理前で、右図が処理後である。図２（Ａ）の右図のように前記アルマイト処理を施すと表面に硬質（ビッカース硬度２０００〜２３００Ｈｖ）のアルミナ１６という酸化皮膜ができる。前記アルマイト処理をした表面は、化学反応によって酸化皮膜を生成しているので、（Ａ）のように従来の表面より内側にまで該膜ができ、結びつきが強く、剥がれ難い。図２（Ｂ）はメッキ処理前後の表面の状態を示したものであり、左図が処理前で、右図が処理後である。図２（Ｂ）の右図のように前記メッキ処理としては、ニッケルメッキなどのように軟質金属１０の母材より堅ければ如何なるものでも良いが、ビッカース硬度が２５０Ｈｖ以上のメッキが望ましい。
【００１１】
前記表面処理１２を施す部分としては、上述のような目的を満足する部分にだけ施せば良いと考える。例えば、Ａ面１４を例に説明すると、表面処理を施す部分としては、図３（Ａ）のようにＡ面１４全体に施してもよいし、（Ｂ）のように切削後の形状に沿って施してもよいし、（Ｃ）のように切削する側（部分）の面だけに施しても良い。（Ｂ）（Ｃ）は、加工工程にマスキングという余分な工程が入ることを考えると、（Ａ）のように面全体に施すことが望ましい。
【００１２】
また、図４のように軟質金属１０にスリット２２加工をする場合も上述と同様にすればよい。即ち、切削面２０と直角をなす面に軟質金属１０母材より硬質の表面処理１２を施した後に切削加工する。表面処理方法も上述と同様である。
【００１３】
次に、切削工具３０側のＤＬＣコーティング３６について説明する。
図５（Ａ）は切削工具の側面図であり、（Ｂ）は刃先部分の拡大斜視図である。図６は、切削工具の正面図である。
切削工具３０にＤＬＣコーティング３６を施す目的は、切削時に軟質金属１０の素材が該工具３０に凝着をすることを防ぐためである。また、ＤＬＣコーティング３６は、ダイヤモンドと異なりアモルファス状をしているため、表面は非常に滑らかで、耐磨耗性、耐凝着性、低摩擦係数、離形性などの面で非常に優れている。
ＤＬＣコーティング３６を切削工具３０全体に施してもよいが、上記目的を考えると、少なくとも該切削工具３０の刃先３２の両側面３４部分に施すだけでもよく、また、少なくとも該切削工具３０の刃先３２の両側面３４部分の刃先３２先端から３ｍｍの範囲に施すことでもよい。これらのように、切削工具３０の刃先３２の両側面３４部分若しくは両側面３４部分の刃先３２先端から３ｍｍの範囲に、ＤＬＣコーティング３６を施すだけでも、切削工具側面３４への軟質金属１０の熱凝着を防ぐことができるからである。
【００１４】
図５（Ａ）のような該切削工具３０の場合は、刃先３２から中心に行くに従って、厚みが薄くなっている。所謂、逃げ角を着けて、刃先３２以外が切削物（軟質金属１０）に接しないようになっていることが多い。一般的には、該逃げ角は０．０５〜０．１度程度着けられていることが多く、刃先３２先端から３ｍｍの範囲にＤＬＣコーティング３６を施すだけで上述した目的を満足できる。
【００１５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る軟質金属１０の切削方法によると、次のような優れた効果が得られる。
（１）軟質金属１０を切削する際に、切削面２０と直角をなす軟質金属１０の表面に硬質の表面処理１２を施し、かつ、切削工具３０にＤＬＣコーティング３６を施して切削加工しているので、刃先３２が抜ける面側と切削面２０の側壁部２６にバリ２４が発生することが無くなった。
（２）表面処理１２としてはメッキ処理によって、切削面２０と直角をなす軟質金属１０の表面に容易に軟質金属１０母材より硬質の表面にすることができる。
（３）切削物（軟質金属１０）がアルミニウムの場合、表面処理１２としてはアルマイト処理によって、切削面２０と直角をなすアルミニウムの表面に容易にアルミニウム母材より硬質の表面にすることができる。
（４）アルマイト処理後にできるアルミナ層１６もＮａＯＨで容易に脱膜することができ、脱膜後メッキによって所望の表面を容易に得ることも可能である。
（５）前記アルマイト処理をした表面は、化学反応によって酸化皮膜１６を生成しているので、図２（Ａ）のように従来の表面より内側にまで該膜１６ができ、結びつきが強く、切削加工時に引き剥がす方向に加工応力を受けても剥がれ難い。
（６）スリット２２加工を施す場合、切削対象物が小型化すればするほど、本発明のようなバリ２４が発生しない切削加工がより有効になる。
（７）切削工具３０にＤＬＣコーティング３６を施しているので、切削する際に、切削工具３０に軟質金属１０素材が凝着することが無くなりバリ２４発生を抑止出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）切削加工前の軟質金属母材の斜視図である。
（Ｂ）切削加工後の軟質金属の斜視図である。
【図２】（Ａ）アルマイト処理前後の部分的な拡大断面図である。
（Ｂ）メッキ処理前後の部分的な拡大断面図である。
【図３】表面処理を施す部分の説明図である。
【図４】軟質金属母材にスリット加工をした状態の斜視図である。
【図５】（Ａ）切削工具の側面図である。
（Ｂ）切削工具の刃先部分の拡大斜視図である。
【図６】切削工具の正面図である。
【図７】（Ａ）切削加工前の軟質金属母材の斜視図である。
（Ｂ）切削加工後のバリの発生状態の説明図である。
【図８】切削物に表面処理を施して、切削した後の切削物の状態図である。
【図９】図８の状態での課題説明図である。
【図１０】切削工具に軟質金属が凝着した状態の説明図である。
【符号の説明】
１０　　　　　　軟質金属
１２　　　　　　表面処理層
１４　　　　　　Ａ面
１６　　　　　　アルミナ層
１８　　　　　　メッキ層
２０　　　　　　切削面
２２　　　　　　スリット
２４　　　　　　バリ
２６　　　　　　側壁部
２８　　　　　　斜線部分
３０　　　　　　切削工具
３２　　　　　　刃先
３４　　　　　　側面
３６　　　　　　ＤＬＣコーティング

Claims

軟質金属の切削方法において、
切削面と直角をなす該軟質金属の表面に該軟質金属母材より硬質の表面処理を施し、切削工具にＤＬＣコーティングを施して切削加工することを特徴とする軟質金属の切削方法。
少なくとも該切削工具の刃先の両側面部分にＤＬＣコーティングを施したことを特徴とする請求項１記載の軟質金属の切削方法。
少なくとも該切削工具の刃先の両側面部分の刃先先端から３ｍｍの範囲にＤＬＣコーティングを施したことを特徴とする請求項１記載の軟質金属の切削方法。
前記表面処理として、軟質金属の表面にメッキ処理を施したことを特徴とする請求項１記載の軟質金属の切削方法。
該軟質金属としてアルミニウムを切削する場合に、前記表面処理としてアルミニウムの表面にアルマイト処理を施し、切削工具にＤＬＣコーティングを施したことを特徴とする請求項１記載の軟質金属の切削方法。