JP2008290237A

JP2008290237A - 切削工具及びその製造方法

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Publication number: JP2008290237A
Application number: JP2008135221A
Authority: JP
Inventors: Toshihisa Nokimori; 壽久野木森
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2008-12-04

Abstract

【課題】円筒ドラムの外表面に規則正しい微小凹凸を形成することができ、且つ腹こすりと欠損の生じにくい切削工具を提供する。
【解決手段】刃先チップ３のすくい面６と逃げ面７との交差部にワークを切削する切刃稜９を形成した切削工具１において、すくい面６は研削痕のない状態に研磨し、逃げ面７は側面から見て凹状にアールをつけ、且つその表面に微細な凹凸状条痕８を切刃稜９から略直角方向に複数本、平行に設けて切刃稜９を凹凸曲線状に形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械にて円筒状加工物（ワーク）の外周面を切削加工する際に使用する切削工具及びその製造方法に関する。

例えばレーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置には、アルミ製円筒ドラムの外表面に感光層としての感光膜を形成した感光体ドラムが用いられる。この円筒ドラムの表面は、感光膜の付着性向上及びレーザー光照射の際の干渉縞（モアレ）発生防止の観点から鏡面仕上げではなく微小な凹凸の存在する表面状態に仕上げられる。

円筒ドラムの外表面を微小凹凸が存在する状態に仕上げる方法としては、旋盤で円筒ドラムを回転させ、先端がＶ字状に尖った切削工具で切込みながら横送りをかけ、一定間隔、一定深さの溝をスパイラル状に切削する方法がある。しかし、この方法では円筒ドラムが１回転する間に１本の溝しか形成できないため、作業能率が低い問題がある。

この問題を解決するため本願発明者らは、シャンク先端に固着させたダイヤモンドチップのすくい面を鏡面仕上げし、逃げ面には規則正しい微細な凹凸状条痕を切刃稜から略直角方向に複数本、平行に設けた切削工具を開発して開示した（特許文献１参照）。この切削工具を使用した場合は、円筒ドラム１回転当たりの工具横送り量を凹凸状条痕のピッチの整数倍にすることにより円筒ドラム１回転の間に複数の条痕を形成できる。このため作業能率が高い利点を有する。また、この切削工具の場合、すくい面が研削痕のない鏡面に仕上げられているため切刃稜にうねりがない。そのため切刃稜はすくい面内で変化する規則正しい微細凹凸曲線になっており、円筒ドラムの外表面にはその凹凸曲線が転写されて規則正しい微小凹凸が形成される利点がある。

ところで、こうした切削工具３０（図８参照）を用いて円筒ドラムの外表面を切削する際には、刃先チップ３１の逃げ面３２が切削された円筒ドラム３３の表面に接触（以下、腹こすりと言う。）しないように、逃げ面３２は逃げ角αを設けて形成される。そのため刃先チップ３１の切刃稜３4 は、刃先チップ３１を支えるシャンク３５の先端３６から水平距離Ｌだけ離れた位置にある。この水平距離Ｌが大きいと、切削抵抗によって刃先チップ先端部にかかる曲げモーメントが大きくなって刃先チップ３１に欠損が生じ易くなる。また、一定の逃げ角αを確保した状態ですくい角γを大きくする場合には、刃先角βを小さくせざるを得ないため欠損が一層生じ易くなる。

欠損を生じにくくするには逃げ角αを小さくして水平距離Ｌを小さくすればよいが、逃げ角αを小さくすると腹こすりが生じ易くなる。特に、直径の小さい円筒ドラムを切削するに際に切刃稜３４が円筒ドラムより心高になった場合には腹こすりを生じ易い。
特許４１１２７５７号公報

本発明は、従来技術のこうした問題点を解決するためになされたもので、その課題は円筒ドラムの外表面に規則正しい微小凹凸条痕を形成することができ、且つ切刃稜に近い先端部に欠損の生じにくい切削工具、及びその製造方法を提供することにある。

前記課題を解決するための手段を、理解の容易のため後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に記載の発明は、ワーク３３を切削する刃先チップ３と該刃先チップ３を保持するシャンク２とからなり刃先チップ３のすくい面６と逃げ面７との交差部に切刃稜９を形成した切削工具であって、すくい面６は研削痕のない状態に研磨されており、逃げ面７は側面から見て凹状にアールをつけて形成され、その表面に微細な凹凸状条痕８を切刃稜９から略直角方向に複数本、平行に設けて切刃稜９を凹凸曲線状にしてあることを特徴とする切削工具である。

このような構成の切削工具を用いれば、円筒ドラム（ワーク）の外表面に微細で規則正しい凹凸条痕を形成させることができる。また、刃先チップ３の逃げ面７の凹凸状条痕８は側面から見て凹状にアールをつけて形成してあることにより、同じ刃先角βの平面状逃げ面を持つ従来の切削工具に比べると、刃先チップ３の下面先端（Ｃ点）と切刃稜９との間の水平距離が短くなる。このため本構成の切削工具の方が刃先チップ先端部に加わる切削抵抗による曲げモーメントに抗し易く、その結果として先端部に欠損が生じにくくなる。また、逃げ面７を切刃稜９と刃先チップ３の下面先端（Ｃ点）とを結ぶ平面にした場合と比べると、本構成の切削工具１は逃げ面７が凹状であるため、切削の際に切刃稜９が円筒ドラム３３の回転中心より心高になった場合でも逃げ面７が円筒ドラム３３の表面に接触する腹こすりを生じにくい利点を有する。

また、請求項２に記載の発明は、ワークを切削する刃先チップ３と該刃先チップ３を保持するシャンク２とからなり、刃先チップ３のすくい面６と逃げ面７との交差部にワークを切削する切刃稜９を形成した切削工具であって、すくい面６は研削痕のない状態に研磨されており、逃げ面７は側面から見て凹状にアールのついた曲面に形成してあることを特徴とする切削工具である。

このような構成の切削工具は刃先チップ３の逃げ面７が側面から見て凹状にアールをつけて形成してあるため、同じ刃先角βの平面状逃げ面を持つ従来の切削工具に比べると、刃先チップ３の下面先端（Ｃ点）と切刃稜９との間の水平距離が短くなる。このため本構成の切削工具の方が刃先チップ先端部に加わる切削抵抗による曲げモーメントに抗し易く、その結果として先端部に欠損が生じにくくなる。また、逃げ面７を切刃稜９と刃先チップ３の下面先端（Ｃ点）とを結ぶ平面にした場合と比べると、本構成の切削工具１は逃げ面７が凹状であるため、切削の際に切刃稜９が円筒ドラム３３の回転中心より心高になった場合でも逃げ面７が円筒ドラム３３の表面に接触する腹こすりを生じにくい利点を有する。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の切削工具において、切刃稜９部分に微小幅の傾斜面による研削痕のない状態の面取り１５を施したことを特徴とする切削工具である。

このような面取り１５を施しておくことは、切刃稜９の欠けを防止することに効果がある。また、切刃稜９が磨耗した場合に再び同じ角度で面取り１５を施すことで切刃稜９の鋭利さを回復させることができる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の切削工具の製造方法であって、外周面に周方向には同一径で軸方向には微細な凹凸状となる多数の条痕１０を形成した研磨円筒１１を回転させてその表面に平面に研削した逃げ面７を押し当て、逃げ面７を側面から見ると凹状のアール面で、その表面に微細な凹凸状条痕８を複数本有する面に研磨する工程を含むことを特徴とする切削工具の製造方法である。

このような製造方法で製造した切削工具は請求項１に記載の発明と同様の効果を奏する。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の切削工具の製造方法であって、平滑な外表面を持つ研磨円筒１２を回転させてその表面に平面に研削した逃げ面７を押し当て、逃げ面７を側面から見て凹状のアール曲面に研磨する工程と、円筒状外周面に周方向には同一径で軸方向には微細な凹凸状となる多数の条痕１０を形成した研磨円筒１１を回転させてその表面に凹状のアール曲面となった逃げ面７を押し当て、逃げ面７を側面から見ると凹状のアール面で、その表面に微細な凹凸状条痕８を複数本有する面に研磨する工程とを含むことを特徴とする切削工具の製造方法である。

以下、本発明に係る切削工具の一実施形態につき図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る切削工具１の先端部の斜視図で、図２はそのすくい面を表わす平面図、図３は先端部の側面図、図４は先端部の拡大側面図である。

切削工具１は、シャンク２と刃先チップ３とにより構成されている。刃先チップ３は被切削材料を研削する刃先を構成する部分で、単結晶ダイヤモンド、焼結ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）焼結体、超硬合金、セラミックス等の超硬材料で形成されている。刃先チップ３は、このような単一材料で形成したものの他、セラミックス、超硬金属の表面にＣＶＤでダイヤモンド被膜を形成したものでもよい。シャンク２は刃先チップ３を保持する部分で、四角棒状に形成され、その先端部は台座状に形成されてその上に刃先チップ３がろう付けで固着されている。

刃先チップ３のすくい面６は、すくい角０°で研削痕の残らない鏡面に仕上げられている。ここで、すくい角はシャンク２を旋盤に取り付けて切削する時の水平面とすくい面６とのなす角であり、すくい角０°の場合には旋盤に取り付けられた状態ですくい面６は水平になる。

本発明に係る切削工具１の特徴として、刃先チップ３の逃げ面７は平面ではなく、図４に示すように側面から見て凹状にアールをつけて形成されている。そして、その表面には図１に示すように微細な凹凸状条痕８が形成されている。凹凸状条痕８は、逃げ面７とすくい面６との交差部に形成される切刃稜９から略直角下方に向けて平行に複数本形成されている。凹凸状条痕８のピッチと高低差は０．５〜３．５μｍ程度である。

すくい面６が鏡面に仕上げられているため切刃稜９の稜線はすくい面６内にあり、図２の平面図に示すように微細な凹凸曲線になっている。切削工具１を旋盤に取り付けた状態ではその微細な凹凸曲線状の切刃稜９は水平面内に位置するため、図８に示すようにして円筒ドラム（ワーク）３３の外面を切削した場合には、図２の平面図に示す微細な凹凸曲線が円筒ドラム３３に転写されて表面に凹凸条痕が形成される。円筒ドラム３３の長手方向全域に渡って凹凸条痕を形成するには、円筒ドラム３３が１回転する間に切削工具１を条痕ピッチの整数倍だけ横移動させる。こうすることにより円筒ドラム３３の外表面全体に微細な凹凸条痕を螺旋状に形成することができる。

次に、刃先チップ３の逃げ面７に側面から見て凹状アールのついた微細な凹凸状条痕８を形成する方法について説明する。その方法は、円筒ドラムの外表面に切削工具１により凹凸条痕を形成するのと逆の方法である。即ち、図５に示すように外表面に凹凸条痕１０を形成した鋳物又はダイヤモンド製の研磨円筒１１を回転させ、その表面に平面研磨した刃先チップ３の逃げ面７を押し付けて微細な凹凸状条痕８を形成させる。

研磨円筒１１は、例えば旋盤のような回転駆動装置に取り付けて水平軸回りに回転させる。刃先チップ３を固着したシャンク２は上下、前後移動可能な送り装置（図示せず。）に固定し、すくい面６を研磨円筒１１の水平回転軸に対して心高位置に保って前進させ、逃げ面７を研磨円筒１１の表面に押し付ける。その際、両者が接触する部分には所定の粒径を有するダイヤモンドパウダーとオリーブ油を混合した研磨剤を事前に塗り付けておく。これにより刃先チップ３の逃げ面７には、図１に示したような側面から見て凹状アールのついた微細な凹凸状条痕８が形成される。刃先チップ３のすくい面６の鏡面仕上げは、凹凸状条痕８の形成前に行なってもよいし、形成後に行なってもよい。

以上説明したような形状を有する本実施形態の切削工具１は、円筒ドラムの表面研削に使用することでその外表面に規則正しい微細な凹凸条痕を形成させることができる。円筒ドラムがレーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に使用されるアルミ製円筒ドラムである場合、切削工具１により外表面に形成された凹凸条痕は、感光膜の付着性を向上させ、レーザー光照射の際の干渉縞（モアレ）の発生を防止させる効果を奏する。

また、刃先チップ３の逃げ面７の凹凸状条痕８を側面から見て凹状にアールをつけて形成したことは次のような効果を奏する。即ち、図４に示すように刃先角βを同じにした平面状逃げ面を持つ従来の切削工具と比べた場合、従来の切削工具では逃げ面が切刃稜９とＢ点とを含む平面になるのに対し、本実施形態の切削工具１では切刃稜９と刃先チップ３の下面先端Ｃ点とを含む凹状にアールのついた曲面となる。Ｃ点と切刃稜９との間の水平距離Ｌａは、Ｂ点と切刃稜９との間の水平距離Ｌｂより小さくなる。このため刃先角βが同じの場合には、本実施形態の切削工具１の方が刃先チップ先端部に加わる切削抵抗による曲げモーメントに抗し易い。その結果として先端部に欠損が生じにくくなる。また、逃げ面を切刃稜９とＣ点とを含む平面にした場合に比べると、本実施形態の切削工具１は逃げ面７が凹状曲面になっているため、切削の際に切刃稜９が円筒ドラムの回転中心より心高になった場合でも逃げ面７が円筒ドラムの表面に接触する腹こすりが生じにくい利点を有する。

（変形実施形態）
（その1）前記切削工具１では刃先チップ３の凹状アールをつけた逃げ面７に凹凸状条痕８を形成したが、凹凸状条痕８のない曲面のままでもよい。このような構成としても逃げ面７が凹状アールとなっているため前記切削工具１の場合と同じ理由により、刃先チップ３の先端部に欠損が生じにくくなる。また、逃げ面を切刃稜９とＣ点とを含む平面にした場合に比べると、切削の際に切刃稜９が円筒ドラムの回転中心より心高になった場合でも逃げ面７が円筒ドラムの表面に接触する腹こすりが生じにくい利点を有する。

（その２）図６は、前記切削工具１の変形実施形態である切削工具１ａの先端部の拡大側面図である。この切削工具１ａは、切削工具１における刃先チップ３の切刃稜９に近い部分に微小幅の傾斜面による面取り１５を施したものである。このような面取り１５を施すことは、切刃稜９の欠けを防止する効果を奏する。また、切刃稜９が摩耗した場合に再び同じ角度で面取りを施すことで切刃稜９の鋭利さを回復させることができる。このような面取りは、逃げ面７を凹凸状条痕８のない曲面に仕上げた切削工具に施してもよい。

（その３）
前記実施形態では、外表面に凹凸条痕１０を形成した鋳物又はダイヤモンド製の研磨円筒１１を回転させ、その表面に平面研磨した刃先チップ３の逃げ面７を押し付けて微細な凹凸状条痕８を形成させる方法を説明した。このように平面研磨した逃げ面７をいきなり凹凸状条痕８のついた凹状アール面に研磨する代わりに、第１段階として平面を凹状アール面に研磨し、第２段階でその凹状アール面に凹凸条痕１０を形成してもよい。図７はその方法を説明する図で、研磨円筒としては凹凸条痕１０を形成した外表面と、形成されていない外表面１３を持つ研磨円筒１２を使用する。その研磨円筒１２を回転させ、最初に図中の（Ａ）の位置にて平面研磨した逃げ面７を凹凸条痕１０の形成されていない外表面１３に押し付けて凹状アール面に研磨する。その後、図中の（Ｂ）の位置に移して凹状アール面となった逃げ面７を凹凸条痕１０の形成された外表面部分に押し付けて凹凸状条痕８を形成する。この方法の方が研磨円筒１２の凹凸条痕１０の磨耗を少なくすることができる。

本発明に係る切削工具１の先端部の斜視図である。切削工具１の先端部のすくい面を表わす平面図である。切削工具１の先端部の側面図である。切削工具１の先端部の拡大側面図である。逃げ面７に凹凸状条痕８を形成する方法の説明図である。切削工具１の変形実施形態である。図５の方法の変形実施形態である。従来の旋盤用切削工具３０の先端部の形状説明図である。

符号の説明

図面中、１は切削工具、２はシャンク、３は刃先チップ、６はすくい面、７は逃げ面、８は凹凸状条痕、９は切刃稜、１０は条痕、１１、１２は研磨円筒、１５は面取り、３３はワーク（円筒状ドラム）を示す。

Claims

ワークを切削する刃先チップ（３）と該刃先チップを保持するシャンク（２）とからなり、前記刃先チップのすくい面（６）と逃げ面（７）との交差部にワークを切削する切刃稜（９）を形成した切削工具であって、
前記すくい面は研削痕のない状態に研磨されており、前記逃げ面は側面から見て凹状にアールをつけて形成され、その表面に微細な凹凸状条痕（８）を前記切刃稜から略直角方向に複数本、平行に設けて前記切刃稜を凹凸曲線状にしてあることを特徴とする切削工具。
ワークを切削する刃先チップ（３）と該刃先チップを保持するシャンク（２）とからなり、前記刃先チップのすくい面（６）と逃げ面（７）との交差部にワークを切削する切刃稜（９）を形成した切削工具であって、
前記すくい面は研削痕のない状態に研磨されており、前記逃げ面は側面から見て凹状にアールのついた曲面に形成してあることを特徴とする切削工具。
請求項１又は２に記載の切削工具において、前記切刃稜部分に微小幅の傾斜面による研削痕のない状態の面取り（１５）を施したことを特徴とする切削工具。
請求項１に記載の切削工具の製造方法であって、円筒状外周面に周方向には同一径で軸方向には微細な凹凸状となる多数の条痕（１０）を形成した研磨円筒（１１）を回転させてその表面に平面に研削した前記逃げ面（７）を押し当て、該逃げ面を側面から見ると凹状のアール面で、その表面に微細な凹凸状条痕（８）を複数本有する面に研磨する工程を含むことを特徴とする切削工具の製造方法。
請求項１に記載の切削工具の製造方法であって、平滑な外表面を持つ研磨円筒（１２）を回転させてその表面に平面に研削した前記逃げ面（７）を押し当て、該逃げ面を側面から見て凹状のアール曲面に研磨する工程と、円筒状外周面に周方向には同一径で軸方向には微細な凹凸状となる多数の条痕（１０）を形成した研磨円筒（１１）を回転させてその表面に前記凹状のアール曲面となった逃げ面を押し当て、該逃げ面を側面から見ると凹状のアール面で、その表面に微細な凹凸状条痕（８）を複数本有する面に研磨する工程とを含むことを特徴とする切削工具の製造方法。