JP2008056542A - Rotary cutting tool for processing glass - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、ガラスに溝を加工する回転切削工具に関する。 The present invention relates to a rotary cutting tool for machining a groove in glass.
ガラスに溝切削加工する方法として、ボールエンドミルやスクエアエンドミルの回転中心軸を加工面に対して傾斜させた状態で加工面に平行に送って加工するものがあり(特許文献1参照)、回転中心軸付近の切れ刃より切削速度の高い部分にて、1μm以上の深さの溝を加工するものがあった。
しかし、特許文献1に記載されているエンドミルでは、ガラスなどの脆性材料はとても硬く、刃先の損傷により、工具回転軌跡の減寸(以下、摩滅と言う。)が進行しやすく、溝加工時に所望の溝幅を安定して得ることができなかった。特にスクエアエンドミルは底刃と外周刃で形成される回転軌跡がほぼ直角を成すコーナ部があるため、摩滅が進行しやすく、所望の溝深さを安定して得るのに向かない。
本願発明は以上のような背景を元になされたものであり、被削材であるガラスの損傷を抑制しつつ、工具の摩滅を抑制して長時間に亘って安定した溝幅を得ることのできる工具を提供することを目的とする。
However, in the end mill described in
The present invention has been made based on the background as described above, and it is possible to obtain a stable groove width over a long period of time by suppressing wear of a tool while suppressing damage to glass as a work material. An object is to provide a tool that can be used.
本願発明は、円柱状の工具本体の先端部に半球面を有する回転切削工具であり、前記半球面には、工具回転中心付近から後端へ向かって延在する複数の溝を設け、且つ、前記半球面と前記溝の比率を、半球面のR45度付近で、1:0.5〜2.5としたことを特徴とする。これにより、半球面と溝の壁面で形成される稜線が損傷しても工具の摩滅を抑制でき、長時間に亘って所望の溝幅を得ることができる。また、上記本願発明において、前記複数の溝は、R10度の位置から後端へ向かって設けることが好ましく、工具先端に近い位置まで溝を設け、工具先端側を使用する加工にも対応できる。さらに、前記半球面部に硬質皮膜を被覆し、前記硬質皮膜の硬さはHV30GPa以上であることが好ましく、半球面の摩滅を抑制して回転軌跡をさらに長時間に亘って維持することができる。 The present invention is a rotary cutting tool having a hemispherical surface at the tip of a cylindrical tool body, the hemispherical surface is provided with a plurality of grooves extending from the vicinity of the tool rotation center toward the rear end, and The ratio of the hemispherical surface to the groove is set to 1: 0.5 to 2.5 in the vicinity of R45 degrees of the hemispherical surface. Thereby, even if the ridge formed by the hemispherical surface and the wall surface of the groove is damaged, wear of the tool can be suppressed, and a desired groove width can be obtained over a long time. Further, in the present invention, the plurality of grooves are preferably provided from the position of R10 degrees toward the rear end, and the grooves are provided to a position close to the tool front end, which can cope with machining using the tool front end side. Further, the hemispherical portion is covered with a hard film, and the hardness of the hard film is preferably HV30 GPa or more, and the rotation trajectory can be maintained for a longer time by suppressing wear of the hemispherical surface.
以上のように本願発明によれば、被削材であるガラスの溝切削において、工具の摩滅を抑制して溝幅を安定して得ることのできる回転切削工具を提供することができた。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a rotary cutting tool capable of stably obtaining a groove width by suppressing wear of a tool in cutting a glass groove as a work material.
以下、図を用いて本願発明を説明する。図1に示すように、本願発明の工具は、工具本体1の一端に半球面2を有する。図2、図3に示すように、半球面2の最も工具先端側に突出する最先端部3は工具の回転中心上に位置する。半球面2の最先端部3を中心として放射状に複数の溝4を設け、半球面2を工具中心側から外周側へ帯状に設ける。溝4の工具回転方向を向く壁面と半球面2とで稜線5を形成し、稜線5で被削材を切削する。図4に示すように、本願発明は工具回転軸を加工面に対して傾けて使用することで、切削速度が遅い工具先端側を使用せずに切削でき、溝4は必ずしも工具先端まで設ける必要はない。本願発明は、半球面2と溝4の比率をR45度付近で1:0.5〜2.5の範囲に設けたので、稜線5が損傷しても、その後方に回転径の変化しない半球面2が存在するので、工具の回転軌跡の半径の減少である摩滅を抑制でき、長時間に亘って所望の溝幅を得ることができる。ここで、R45度とは、工具正面視で、半球面の中心点を通り、且つ、工具回転中心軸と45度を成す線が、半球面と交わる位置であり、半球面2と溝4の比率とは、工具左側面視で、前記線が半球面と交わる位置における半球面2と溝4の比率を取る。半球面2と溝4の比率が1:0.5より小さいと、半球面2の割合が大きくなり、半球面2が被削材と擦れる距離が大きくなり、摩滅が進行しやすい。また、半球面2と溝4の比率が1:2.5を超えると、半球面2の幅が小さくなり、摩滅を抑制することができない。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the tool of the present invention has a
次に、本願発明は、溝4をR10度の位置から工具後端へ向かって設けた。R10度とは、上記R45度と同様に、工具正面視で、半球面の中心点を通り、且つ、工具回転中心軸と10度を成す線が、半球面2と交わる位置である。これにより、加工時の加工面に対する工具の傾斜角を大きく取ることができ、加工の自由度が高まる。R10度の位置より工具先端側まで溝を設けると、工具先端まで十分な半球面の幅を設けることができず、工具の摩滅を抑制できない。
Next, this invention provided the groove |
更に、半球面2の工具回転方向の幅は工具先端側から後端に向かうに従って大きく設ける事が好ましい。これは稜線5の切削負荷は部位によって異なり、工具先端部よりも後端側に向かうに従って、一刃送り量に対する切り込み量が大きくなり、且つ、工具径が大きくなって切削速度が大きくなることから、稜線の負荷が大きく、発熱して摩滅が進行しやすくなるため、後端に向かうに従って幅を大きくすることにより、工具の摩滅を抑え、溝幅を長時間に亘って安定して得ることができる。
Furthermore, it is preferable that the width of the
前記複数の溝が工具回転軸を中心として工具回転方向に均等に配置されていることが好ましく、これにより、各稜線5の1刃送り量を一定にでき、負荷を均等にでき、摩滅を抑制できる。不均等に配置されていると、稜線によっては1刃送り量が大きくなり、切り込み量が大きくなり、被削材のヒビや欠けの原因となりやすい。
It is preferable that the plurality of grooves are arranged uniformly in the tool rotation direction around the tool rotation axis, thereby making it possible to make the feed amount of one edge of each
本願発明は、図4に示すように、工具を傾斜させた方向(図4左側)へ送りながら加工する場合、工具先端視で反時計周りの方向に工具が回転するとき、稜線5が工具先端から後端に向かうに従って工具回転方向へ向かうように形成することが好ましく、被削材と稜線5の切削開始部にかかる切削力は被削材内部の方向に働き、圧縮作用によって切り屑が生成され、被削材の割れを抑える事ができる。また、工具の送り方向とは反対側に切り屑の排出が行われ、稜線5への切り屑の噛み込みを防止できる。これにより稜線5の損傷を抑制でき、安定して溝幅が得られると共に、被削材の表面粗さを向上できる。
In the present invention, as shown in FIG. 4, when machining while feeding the tool in a tilted direction (left side in FIG. 4), when the tool rotates counterclockwise in the tool tip view, the
また、半球面2の工具回転中心軸に直角な断面視で、稜線5のすくい角は負である事が好ましい。これにより、被削材側に圧縮力を発生させ、被削材を押し付けるように切り屑が生成されていくことで、加工する溝と被削材の表面の境界部に割れやカケの発生を抑制でき、綺麗な加工面を得ることができる。ガラスは脆性材料であるため、鋭角な刃先で加工を行うと、ガラスの機械特性による脆さが原因で加工面に割れが多く発生してしまう。また、本願発明の工具は半球面に硬さがHV30GPa以上の硬質皮膜を被覆することが好ましく、半球面5の摩耗を抑制し、工具の摩滅を抑制できる。また、本願発明において、溝の数は4以上が好ましく、多数の稜線5を設けることで、送り速度を上げ、高能率にガラスの溝加工を行うことができる。溝の長手方向に直交する断面で、溝形状はU字状、V字状、半球状のいずれでも良い。更には、図7に例示するように、工具回転中心付近から後端へ向かって広角に延在する複数の溝を設けても良い。以下、実施例に基づいて、具体的に説明する。
Moreover, it is preferable that the rake angle of the
(実施例1)
本発明例1として、超硬合金製の工具を用意し、工具径を0.4mmに設け、半球面2に溝4を6つ、工具先端視で、図3に示すように、工具先端から後端へ工具の最先端を中心として放射状に等間隔に、R10度の位置から工具後端へ向かって設けた。溝4と半球面2により稜線5を形成した。稜線5のすくい角は−10°に設けた。R45度の位置の半球面2と溝4の比率を1:2とした。比較例2として、本発明例1と同様の仕様で、隣り合う溝同士で隔てられた半球面に稜線から回転方向に逃げを設け、逃げ角を10°に設けたものを用意した。
切削テストとして、被削材に長さ70mm、幅30mm、厚み1.7mmの石英ガラスを用い、図4に示すように、工具の回転中心軸を被削材の加工面に対して45°傾けて工作機械のチャックに回転可能に把持した。工具の回転数は20000min−1、1刃送り量は6nm、送り速度は0.24mm/min、加工面に垂直方向の切り込み量は0.02mmで、工具の傾き方向(図4では左側)へ工具を送って加工する。加工する溝形状は最大溝幅が0.174mm、最大深さが0.02mmである。また加工に際し、冷却のため被削材を水中に沈めた状態で加工を行った。本テストでは溝幅0.165mm未満、溝深さ0.015mm未満に達した時、加工を中止した。また、切削距離20mm毎の工具の最大摩滅量を測定した。
ここで、最大摩滅量とは、工具の回転軸を含む断面視で切れ刃が成す回転軌跡において、加工前の半球状の回転軌跡から、加工後の回転軌跡までの加工前の回転軌跡の半径方向の減寸量であり、半球面の回転軌跡の摩滅のうち、最大の箇所を記録した。
(Example 1)
As Example 1 of the present invention, a cemented carbide tool is prepared, the tool diameter is set to 0.4 mm, six
As a cutting test, quartz glass having a length of 70 mm, a width of 30 mm, and a thickness of 1.7 mm is used as a work material, and the rotation center axis of the tool is inclined by 45 ° with respect to the work surface of the work material as shown in FIG. The machine tool was gripped so that it could rotate. The rotation speed of the tool is 20000 min −1 , the feed rate of the blade is 6 nm, the feed rate is 0.24 mm / min, the depth of cut in the direction perpendicular to the machining surface is 0.02 mm, and the tool tilt direction (left side in FIG. 4) Send tools and process. The groove shape to be processed has a maximum groove width of 0.174 mm and a maximum depth of 0.02 mm. In the processing, the work was performed with the work material submerged in water for cooling. In this test, the processing was stopped when the groove width was less than 0.165 mm and the groove depth was less than 0.015 mm. Moreover, the maximum amount of wear of the tool for each cutting distance of 20 mm was measured.
Here, the maximum amount of wear is the radius of the rotation trajectory before machining from the hemispherical rotation trajectory before machining to the rotation trajectory after machining in the rotation trajectory formed by the cutting edge in a cross-sectional view including the rotation axis of the tool. This is the amount of reduction in the direction, and the largest portion of the wear of the rotational trajectory of the hemisphere was recorded.
結果として、図5に示すように、工具の送りによって半球面に被削材との擦過痕が若干生じたが、ガラス切削加工は切り込み量が極小であるため、半球面の摩耗はそれほど進行せず、本発明例1の最大摩滅量は切削長200mm時点において5.6μmと良好であり、最大溝幅0.168mm、最大溝深さ0.016mmと溝幅、溝深さ共に長時間維持できた。また、溝の底面の平均面粗さRaは0.078μmと良好であり、溝を平坦に設けることができた。一方、比較例2は、図6に示すように、200mm切削した段階で、最大摩滅量は10.2μmと、7μmを超え、溝幅が維持できなかった。これは、半球面に逃げを設けたため、切れ刃の機械的強度が不足し、切れ刃の摩耗と共に工具の回転軌跡が減寸したと考えられる。また、溝底の平均面粗さRaは0.1μmを超え、切れ刃の損傷により溝底が平坦に得られなかった。結果より、本願発明は摩滅の進行を抑え、所望の溝加工が可能であることが分かった。 As a result, as shown in FIG. 5, a slight amount of scratches with the work material was generated on the hemispherical surface due to the feed of the tool. In addition, the maximum wear amount of the present invention example 1 is as good as 5.6 μm at the cutting length of 200 mm, and the maximum groove width is 0.168 mm and the maximum groove depth is 0.016 mm, and both the groove width and groove depth can be maintained for a long time. It was. Further, the average surface roughness Ra of the bottom surface of the groove was as good as 0.078 μm, and the groove could be provided flat. On the other hand, as shown in FIG. 6, in Comparative Example 2, the maximum abrasion amount was 10.2 μm, exceeding 7 μm, and the groove width could not be maintained after cutting 200 mm. This is thought to be because the mechanical strength of the cutting edge was insufficient because the relief was provided in the hemispherical surface, and the rotation trajectory of the tool was reduced with wear of the cutting edge. Moreover, the average surface roughness Ra of the groove bottom exceeded 0.1 μm, and the groove bottom was not obtained flat due to damage to the cutting edge. From the results, it has been found that the present invention suppresses the progress of abrasion and enables desired groove processing.
(実施例2)
本発明例3〜5、比較例6として、本発明例1と同様の仕様で、R45度で半球面と溝の比率を1:0.5〜3に設けたものを用いて実施例1と同様のテストを実施した。工具の仕様と切削テストの結果を表1に示す。
(Example 2)
Inventive Examples 3 to 5 and Comparative Example 6 are the same as those of Inventive Example 1, and R45 degrees and the ratio of the hemispherical surface to the groove are set to 1: 0.5 to 3, and Example 1 is used. A similar test was conducted. Table 1 shows the tool specifications and cutting test results.
表1より、本発明例3〜5は200m切削時、最大摩滅量が7μm以下であり、摩滅の進行を抑制できた。これは、半球面の幅を十分に設けることで、摩耗を抑制し、工具の回転軌跡を維持することができたためと考えられる。この結果から、R45度で半球面と溝の比率を1:0.5〜2.5とすることで、摩滅の進行を抑え工具寿命を大幅に長くすることができることが分かった。 From Table 1, Examples 3 to 5 of the present invention had a maximum wear amount of 7 μm or less at the time of cutting 200 m, and the progress of wear could be suppressed. This is considered to be because wear was suppressed and the rotation trajectory of the tool could be maintained by providing a sufficient hemispherical width. From this result, it was found that by setting the ratio of the hemispherical surface to the groove at R45 degrees to 1: 0.5 to 2.5, the wear life can be suppressed and the tool life can be greatly prolonged.
1 工具本体
2 半球面
3 最先端部
4 溝
5 稜線
6 被削材
DESCRIPTION OF
Claims (3)
The rotary cutting tool for glass processing according to claim 1 or 2, wherein the hemispherical surface portion is coated with a hard coating, and the hardness of the hard coating is HV30 GPa or more.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006237084A JP2008056542A (en) | 2006-09-01 | 2006-09-01 | Rotary cutting tool for processing glass |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006237084A JP2008056542A (en) | 2006-09-01 | 2006-09-01 | Rotary cutting tool for processing glass |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008056542A true JP2008056542A (en) | 2008-03-13 |
Family
ID=39239726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006237084A Pending JP2008056542A (en) | 2006-09-01 | 2006-09-01 | Rotary cutting tool for processing glass |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008056542A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101057011B1 (en) * | 2008-11-11 | 2011-08-17 | (주)에이.티.아이 | Punching hole chamfering tool of aluminum extrusion material for building exterior |
WO2022051108A1 (en) * | 2020-09-04 | 2022-03-10 | Corning Incorporated | Apparatus and method for cutting hole in glass laminate substrate |
WO2023170985A1 (en) * | 2022-03-07 | 2023-09-14 | オーエスジー株式会社 | Ball end mill |
WO2023170986A1 (en) * | 2022-03-07 | 2023-09-14 | オーエスジー株式会社 | Ball end mill |
-
2006
- 2006-09-01 JP JP2006237084A patent/JP2008056542A/en active Pending
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