JP2009262286A - Grinding tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細研削工具に関する。 The present invention relates to a fine grinding tool.
微細研削工具として、ボールエンドミルが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1を次図に基づいて説明する。
図17は従来のボールエンドミルを説明する図であり、ボールエンドミル100は、円柱状のシャンク101と、このシャンク101の先端に嵌合された台金102と、この台金102の先端に接合されたcBN焼結体103とからなる。台金102は超硬合金で構成される。cBN焼結体103は研削対象物106に直接接触して研削作用を発揮する研削部であり、先端が半球状であるためボールと呼ばれ、全体としてボールエンドミルと呼ばれる。
Patent document 1 is demonstrated based on the following figure.
FIG. 17 is a view for explaining a conventional ball end mill. The
このようなボールエンドミル100は、想像線で示すチャック105に取付け、毎分数千〜数万回転の高速度で回転させながら、研削対象物106に当てる。すると、cBN焼結体103で研削対象物106を研削することができる。
Such a
ところで、研削対象物106の材質が、工具鋼などの鋼であれば問題ないが、超硬合金の場合には問題が起こる。
すなわち、cBN焼結体103で超硬合金を研削すると、直ぐ摩滅してしまう。いわゆる歯が立たない。
しかし、近年、超硬合金にも研削を施したいという要望が高まってきた。
By the way, there is no problem if the material of the
That is, if the cemented carbide is ground with the cBN sintered
However, in recent years, there has been an increasing demand for grinding cemented carbide.
本発明は、超硬合金をも研削可能な研削工具を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a grinding tool capable of grinding a cemented carbide.
請求項1に係る発明は、台金と、この台金の先に接合された多結晶焼結ダイヤ層と、を備える研削工具において、前記多結晶焼結ダイヤ層の前面には、複数の溝が彫られて、柱状又は帯状の島が多数個残され、これらの島で研削部を構成することを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a grinding tool comprising a base metal and a polycrystalline sintered diamond layer bonded to the tip of the base metal, wherein a plurality of grooves are formed on the front surface of the polycrystalline sintered diamond layer. Is carved to leave a large number of columnar or belt-like islands, and these islands constitute a grinding part.
請求項2に係る発明では、島は、円柱又は円錐台であることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is characterized in that the island is a cylinder or a truncated cone.
請求項3に係る発明は、多結晶焼結ダイヤ層の前面を見たときに、多結晶焼結ダイヤ層の外径は、0.2〜2mmであり、島の外径は、0.03〜0.5mmであり、隣り合う島のピッチは、0.05〜0.5mmであることを特徴とする。 In the invention according to claim 3, when the front surface of the polycrystalline sintered diamond layer is viewed, the outer diameter of the polycrystalline sintered diamond layer is 0.2 to 2 mm, and the outer diameter of the island is 0.03. The pitch between adjacent islands is 0.05 to 0.5 mm.
請求項1に係る発明では、研削部を多数個の島で構成した。島の材質は多結晶焼結ダイヤである。ダイヤであるから超硬合金も研削可能となる。加えて、島は溝で囲まれており、発生した微細な切粉は溝を介して排出される。切粉の排出が極めて円滑に行われるため、研削面は綺麗になる。 In the invention which concerns on Claim 1, the grinding part was comprised by many islands. The material of the island is polycrystalline sintered diamond. Because it is a diamond, cemented carbide can also be ground. In addition, the island is surrounded by a groove, and the generated fine chips are discharged through the groove. The chip is discharged very smoothly, so the ground surface is clean.
さらに、研削部と研削面との間に摩擦熱が発生するが、この熱は溝を通じて逃がされるため、研削部の温度上昇を抑えることができ、研削部の寿命を飛躍的に延ばすことができる。
したがって、本発明によれば、難しいとされてきた超硬合金を効率よく研削することができる研削工具を提供することができる。
In addition, frictional heat is generated between the grinding part and the grinding surface, but since this heat is released through the grooves, the temperature rise of the grinding part can be suppressed, and the life of the grinding part can be greatly extended. .
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a grinding tool capable of efficiently grinding a cemented carbide which has been considered difficult.
請求項2に係る発明では、島は、円柱又は円錐台とした。円柱であれば、研削面に対向して極めて多数の島を碁盤目又は千鳥に配置することができる。
研削量は、島の数に比例するため、密集して配置することできれば、研削速度を高めることができる。
In the invention according to claim 2, the island is a cylinder or a truncated cone. If it is a cylinder, a very large number of islands can be arranged on a grid or in a staggered manner facing the grinding surface.
Since the amount of grinding is proportional to the number of islands, the grinding speed can be increased if densely arranged.
請求項3に係る発明は、多結晶焼結ダイヤ層の前面を見たときに、多結晶焼結ダイヤ層の外径は、0.2〜2mmであり、島の外径は、0.03〜0.5mmであり、隣り合う島のピッチは、0.05〜0.5mmである。
研削部の最大径が0.2〜2mmであるため、微細加工が可能な研削工具を提供することができる。
In the invention according to claim 3, when the front surface of the polycrystalline sintered diamond layer is viewed, the outer diameter of the polycrystalline sintered diamond layer is 0.2 to 2 mm, and the outer diameter of the island is 0.03. The pitch of adjacent islands is 0.05 to 0.5 mm.
Since the maximum diameter of the grinding part is 0.2 to 2 mm, a grinding tool capable of fine processing can be provided.
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図1は本発明に係る研削工具の斜視図であり、研削工具10は、円柱状のシャンク11と、このシャンク11の先端に接合された台金12と、この台金12の先に接合された多結晶焼結ダイヤ層13とからなる。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a grinding tool according to the present invention. A
寸法を例示すると、工具の全長Lは30〜50mm、シャンク11の外径Dは2〜6mm、台金12及び多結晶焼結ダイヤ層13の外径dは0.2〜2.0mmである。
For example, the overall length L of the tool is 30 to 50 mm, the outer diameter D of the
多結晶焼結ダイヤ層13は、微細なダイヤモンド粒子をNi、Coなどと混ぜて高温高圧で焼結してなり、一般にPCD(Polycrystalline Diamond)と呼ばれる。単結晶ダイヤに比較して、安価なダイヤモンド粉末を使用するため、多結晶焼結ダイヤ層13は低コストで製造できる。
この多結晶焼結ダイヤ層13の前面に無数の島14が形成されている。これらの島14については、次図で説明する。
The polycrystalline sintered
図2は研削工具の先端を拡大した斜視図であり、多結晶焼結ダイヤ層13の前面には、放電加工により、多数個の島14が残るように溝16が彫られている。島14には、研削エリアを明確にする長い島14A(形状を区別するために、符号14に英文字(A、B・・・)を添える。以下同じ)と、大多数の円柱状の島14Bとからなる。
FIG. 2 is an enlarged perspective view of the tip of the grinding tool. On the front surface of the polycrystalline sintered
図3は作用説明図であり、多結晶焼結ダイヤ層13の前面、すなわち島14A、14Bの前面を研削対象物17に当てながら、毎分数万回転で回転させる。すると、研削対象物17に底17a及び側壁17bを研削により出現させることができる。すなわち、島14Aの前面が、底刃18、側面が側刃19となる。島14Bは前面が底刃18となる。
この際、切粉が発生するが、この切粉は溝16に排出される。したがって、切粉で底17aや側壁17bの面が荒れる心配はない。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation, and the surface is rotated at several tens of thousands of revolutions per minute while the front surface of the polycrystalline sintered
At this time, chips are generated, but the chips are discharged into the
さらに、島14A、14Bが研削面18と高速で接触するため、摩擦熱が発生する。この熱を放置すると、島14A、14Bが高温になり、損傷(摩滅)する。
この点、本発明では、島14A、14Bの周囲が溝16で囲まれており、摩擦熱は溝16に逃げる。溝16には空気が高速で流通するため、高速の空気で摩擦熱を外部へ放出する。この結果、島14A、14Bが過熱される心配はなく、島14A、14Bの寿命を保つことができる。
Furthermore, since the
In this regard, in the present invention, the periphery of the
以上に述べた島14A、14Bの形成方法の一例を次に説明する。
図4は島の形成方法を説明する斜視図であり、先ず、円柱状のシャンク11と、このシャンク11の先端に接合された台金12と、この台金12の先に接合された多結晶焼結ダイヤ層13(まだ、島は形成されていない。)とからなる中間製品20を準備する。
Next, an example of a method for forming the
FIG. 4 is a perspective view for explaining an island formation method. First, a
この中間製品20を、Vブロック21、21に載せ、ローラ22で軽く抑える。Vブロック21は1個であってもよい。次に、シャンク11にコレットチャック23を連結する。コレットチャック23は回転軸24及びフレキシブルカップリング29を介してサーボモータ25で回される。フレキシブルカップリング29は、回転力を伝える作用を発揮すると共にサーボモータ25のモータ軸の振れが回転軸24に伝わらないようにする役割を有する。
The
また、放電加工のために、多結晶焼結ダイヤ層13の外周面に臨ませる第1放電電極26Aと、多結晶焼結ダイヤ層13の前面に臨ませる第2放電電極26Bを準備する。
そして、多結晶焼結ダイヤ層13に第1放電電極26Aを臨ませ、サーボモータ25で回しながら、多結晶焼結ダイヤ層13の側面に放電加工を施すことで、図3に示す側刃19を仕上げる。
または、静止状態の多結晶焼結ダイヤ層13の前面に第2放電電極26Bを臨ませ、多結晶焼結ダイヤ層13の前面に溝(図2、符号16)を形成することで、島(図2、符号14、14A、14B)が成立する。
Further, a
Then, the
Alternatively, the
ところで、コレットチャック23は分割ピースを中心に寄せることでシャンク11を掴む。分割ピース相互に僅かな位置ずれが不可避的に存在する。その結果、回転時にシャンク11が振れる。このままでは、多結晶焼結ダイヤ層13の側面の仕上がり精度に影響が出る。その対策を次に説明する。
By the way, the
図5は図4の要部断面図であり、Vブロック21でシャンク11が位置決めされているため、中間製品20が軸直角方向に振れる心配はない。シャンク11を回転させる際にVブロック21から浮き上がることが考えられるので、ローラ22で浮き上がりを防止する。これで、シャンク11は全く振れないで回転させることができる。この結果、多結晶焼結ダイヤ層13の側面の仕上がり精度を高めることができ、多結晶焼結ダイヤ層13の外径を精密に決定することができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part of FIG. Since it is conceivable that the
ところで、島の形態は各種のものが実用可能である。そこで、島の形態や配列について以下に説明する。
図6は円柱又は円錐台状の島を説明する図であり、島は(a)に示すように円柱状の島14Bや、(b)に示すように円錐台状の島14Cであってもよい。
図7は別の島の断面図であり、島は(a)に示すように円錐台の頂面に凹部27を設けた、富士壺(ふじつぼ)形状の島14Dや、(b)に示すように、円錐台の頂面が球面28である島14Eであってもよい。
By the way, various island forms are practical. Therefore, the form and arrangement of islands will be described below.
FIG. 6 is a diagram for explaining a cylindrical or frustoconical island. The island may be a
FIG. 7 is a cross-sectional view of another island. As shown in FIG. 7A, the island shown in FIG. 7B has a Fujitsubo-shaped island 14D having a
図6、図7に示した島14B〜14Eは、次図で説明するように、碁盤目や千鳥に配置することができる。
図8は島の配列を示す図であり、島は(a)に示すように円柱状の島14Bを碁盤目に配置することや、(b)に示すように長い島14Aと円柱状の島14Bを碁盤目に配置することや、(c)に示すように円柱状の島14Bを千鳥に配置することや、(d)に示すように比較的大径の島14Fを碁盤目に配置することや、(e)に示すように比較的大径の島14F及び長い島14Gを碁盤目に配置することができる。何れも、島は溝16が囲われている。
The
FIG. 8 is a diagram showing the arrangement of islands. The islands are arranged by arranging
形状が円柱や円錐台であれば、外径dの多結晶焼結ダイヤ層13の前面に極めて多数の島を碁盤目又は千鳥に配置することができる。
研削量は、島の数に比例するため、密集して配置することできれば、研削速度を高めることができる。
If the shape is a cylinder or a truncated cone, an extremely large number of islands can be arranged in a grid pattern or a staggered pattern on the front surface of the polycrystalline
Since the amount of grinding is proportional to the number of islands, the grinding speed can be increased if densely arranged.
さらには、多結晶焼結ダイヤ層13の前面を拡大した(a)において、多結晶焼結ダイヤ層13の外径dは、0.2〜2mmであり、島14Bの外径diは、0.03〜0.5mmであり、隣り合う島14B、14Bのピッチpは、0.05〜0.5mmとすることが望ましい。研削部の最大径が0.2〜2mmであるため、微細加工が可能な研削工具を提供することができるからである。
Furthermore, in (a) in which the front surface of the polycrystalline
図9は放射状の島を説明する図であり、(a)に示すように複数本の放射状の島14Hとすることや、(b)に示すように複数個の円柱状の島14B(又は円錐台状の島)を放射線に沿って点在させることや、(c)に示すように長い島14A及び円柱状の島14B(又は円錐台状の島)を放射線に沿って点在させることができる。
FIG. 9 is a diagram for explaining a radial island, and a plurality of
図10は図9の変更例を示す図であり、(a)に示すように多結晶焼結ダイヤ層13の前面には、外周面に内接する(内側から接する)ように長い島14Aが設けられ、これらの長い島14Aの内側(回転中心側)に円柱状の島14B(又は円錐台状の島)が設けられている。長い島14Aが底刃と側刃を備えていることは既に説明した通りである。
FIG. 10 is a diagram showing a modified example of FIG. 9, and a
(b)は(a)において回転中心に近い円柱状の島14B(又は円錐台状の島)を削除した。この結果、回転中心に大きな面積の溝16を確保することができ、切粉の排出性をより高めることができる。
また、(c)は(b)から回転中心に近い円柱状の島14B(又は円錐台状の島)を削除した。この結果、回転中心により大きな面積の溝16を確保することができ、切粉の排出性をさらに高めることができる。
In (b), the
Moreover, (c) deleted the
図11は渦状の島を説明する図であり、島は湾曲帯状の島14Jであってもよい。
図12は渦状配置の例を説明する図であり、(a)に示すように長い島14A及び円柱状の島14B(又は円錐台状の島)を左巻き渦線に沿って点在させることや、(b)に示すように長い島14A及び円柱状の島14B(又は円錐台状の島)を右巻き渦線に沿って点在させることや、(c)に示すように左巻き渦状の島14Kとすることや、(d)に示すように右巻き渦状の島14Lとすることができる。
FIG. 11 is a diagram illustrating a spiral island, and the island may be a curved strip-shaped
FIG. 12 is a diagram for explaining an example of a spiral arrangement. As shown in FIG. 12A,
次に研削工具の別実施例を説明する。
図13はカップ型研削工具を説明する図であり、(a)に示すように研削工具10Bはカップ砥石と呼ばれ、カップ状の台金12Bと、この台金12Bの縁に回転軸31(図面表裏方向へ延びる軸)に平行に延ばした多結晶焼結ダイヤ層13Bとからなる。
(a)のb部拡大図である(b)に示すように、外径がdの多結晶焼結ダイヤ層13Bの前面には、多数個の島(例えば円柱状の島14B及び長い島14A)が形成されている。
Next, another embodiment of the grinding tool will be described.
FIG. 13 is a diagram for explaining a cup-type grinding tool. As shown in FIG. 13A, the grinding
As shown in (b), which is an enlarged view of part b of (a), a large number of islands (for example,
図14は平型研削工具を説明する図であり、(a)に示すように研削工具10Cは、平砥石と呼ばれ、平板状の台金12Cと、この台金12Cの縁に回転軸31に直角に延ばした多結晶焼結ダイヤ層13Cとからなる。
(a)のb部拡大図である(b)に示すように、外径がdの多結晶焼結ダイヤ層13Cの前面には、多数個の島(例えば円柱状の島14B及び長い島14A)が形成されている。
FIG. 14 is a view for explaining a flat grinding tool. As shown in FIG. 14A, the grinding
As shown in (b), which is an enlarged view of part b of (a), a large number of islands (for example,
図15は別の平型研削工具を説明する図であり、(a)に示すように研削工具10Dは、平状の台金12Dと、この台金12Dの縁に設けられている多結晶焼結ダイヤ層13Dとからなる平砥石である。
(a)のb部拡大図である(b)に示すように、多結晶焼結ダイヤ層13Dの前面及び側面には、多数個の島(例えば円柱状の島14B)が形成され、前面と側面とが交差する角の部位には長い島14Aが形成されている。この長い島14Aは直角に折れ曲がっている。すなわち、通常の平砥石と同様に、砥石の角で研削を実施することができる。
FIG. 15 is a diagram for explaining another flat grinding tool. As shown in FIG. 15A, a grinding
As shown in (b) which is an enlarged view of part b of (a), a large number of islands (for example,
図16は別のカップ型研削工具を説明する図であり、(a)に示すように研削工具10Eは、カップ状の台金12Eと、この台金12Eの縁に設けられている多結晶焼結ダイヤ層13Eとからなるカップ砥石である。
(a)のb部拡大図である(b)に示すように、多結晶焼結ダイヤ層13Eの前面及び
側面には、多数個の島(例えば円柱状の島14B)が形成され、前面と側面とが交差する角の部位には長い島14Aが形成されている。この長い島14Aは直角に折れ曲がっている。すなわち、通常のカップ砥石と同様に、砥石の角で研削を実施することができる。
FIG. 16 is a diagram for explaining another cup-type grinding tool. As shown in FIG. 16A, a grinding
As shown in (b) which is an enlarged view of part b of (a), a large number of islands (for example,
本発明の研削工具は、超硬合金の微細加工に好適である。 The grinding tool of the present invention is suitable for fine machining of cemented carbide.
10、10B〜10E…研削工具、11…シャンク、12、12B〜12E…台金、13、13B〜13E…多結晶焼結ダイヤ層、14、14A〜14L…島、16…溝、d…多結晶焼結ダイヤ層の外径、di…島の外径、p…島と島のピッチ。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記多結晶焼結ダイヤ層の前面には、複数の溝が彫られて、柱状又は帯状の島が多数個残され、これらの島で研削部を構成することを特徴とする研削工具。 In a grinding tool comprising a base metal and a polycrystalline sintered diamond layer bonded to the tip of the base metal,
A grinding tool characterized in that a plurality of grooves are carved on the front surface of the polycrystalline sintered diamond layer to leave a large number of columnar or belt-like islands, and these islands constitute a grinding part.
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