JP2012011475A - Diamond-coated tool, and method for manufacturing the same - Google Patents

Diamond-coated tool, and method for manufacturing the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure the excellent cutting quality by grinding a surface of a diamond film provided on a blade part so as to be sharpened until the blade tip width Φ is ≤100 nm.SOLUTION: In a scribing wheel (a diamond-coated tool) 10 including a blade part 16 with a diamond film 14 being coated thereon on a surface of a tool base material 12, a fore end ground part 24 is provided on a fore end part of the blade part 16, which is sharpened by grinding the diamond film 14 by applying ion beams so that the blade tip angle θis larger than the original blade tip angle θa, and the blade tip width Φ is 10-100 nm. The excellent cutting quality can be obtained irrespective of the diamond coating while ensuring the predetermined blade tip strength. In other words, the grinding by applying ion beams is executed in a non-contact manner, and any grinding load is not applied to the blade tip 20, and the blade tip can be ground sharp until the blade tip width Φ is ≤100 nm.

Description

本発明はダイヤモンド被覆工具に係り、特に、刃部先端の刃先幅Φが100nm以下になるまで尖らせたダイヤモンド被覆工具およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a diamond-coated tool, and more particularly to a diamond-coated tool sharpened until the blade tip width Φ at the tip of the blade becomes 100 nm or less and a manufacturing method thereof.

超硬合金またはセラミックスから成る工具母材の表面にダイヤモンド被膜がコーティングされて所定の刃部が構成されているダイヤモンド被覆工具が提案されている(特許文献1参照)。このようにダイヤモンド被膜をコーティングすれば、使用に伴う刃部の摩耗が抑制されて工具寿命を大幅に向上させることができる。   There has been proposed a diamond-coated tool in which a predetermined blade portion is formed by coating a surface of a tool base made of cemented carbide or ceramic with a diamond coating (see Patent Document 1). If the diamond film is coated in this way, the wear of the blade portion accompanying use is suppressed, and the tool life can be greatly improved.

特開2002−370107号公報JP 2002-370107 A 特開2007−137743号公報JP 2007-137743 A

しかしながら、このようにダイヤモンド被膜をコーティングした場合、そのダイヤモンド被膜の膜厚は一般に10〜20μm程度であるため、刃部の先端はダイヤモンド被膜の膜厚に近い半径の丸みを帯びて切れ味が悪くなり、目的とする加工を適切に行えなくなる場合があった。例えばガラスを切断する際に刃部の先端でガラスを引っ掻いて疵を付けたり、刃部の先端をガラスに押し付けて疵を付けたりするガラス切断用工具(特許文献2参照)の場合、ダイヤモンド被膜をコーティングすると刃先が丸くなってガラスを適切に切断することができなくなる。これに対し、前記特許文献1では、ダイヤモンド砥石等を用いて刃部の先端部分を研磨することが提案されているが、このような機械的な研磨は刃先に研磨荷重が加えられるため欠け易く、先端の刃先幅Φが100nm以下になるまで尖らせることは困難で、工具の種類によっては未だ十分に満足できない場合があった。なお、刃先幅Φは、刃先の丸み等の幅寸法のことである。   However, when the diamond film is coated in this way, the film thickness of the diamond film is generally about 10 to 20 μm, and the tip of the blade portion is rounded with a radius close to the film thickness of the diamond film, resulting in poor sharpness. In some cases, the intended processing cannot be performed properly. For example, in the case of a glass cutting tool (see Patent Document 2) that scratches the glass with the tip of the blade part to cut the glass, or presses the tip of the blade part against the glass to make the hook. When coating is applied, the cutting edge becomes round and the glass cannot be cut appropriately. On the other hand, in Patent Document 1, it is proposed to polish the tip portion of the blade portion using a diamond grindstone or the like, but such mechanical polishing is easily chipped because a polishing load is applied to the blade edge. In addition, it is difficult to sharpen until the edge width Φ of the tip becomes 100 nm or less, and there are cases where it is still not fully satisfactory depending on the type of tool. The cutting edge width Φ is a width dimension such as roundness of the cutting edge.

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、刃部に設けられたダイヤモンド被膜の表面を研磨することにより刃部先端の刃先幅Φが100nm以下になるまで尖らせ、ダイヤモンドコーティングに拘らず優れた切れ味が得られるようにすることにある。   The present invention has been made against the background of the above circumstances, and its purpose is to polish the surface of the diamond coating provided on the blade portion until the cutting edge width Φ at the blade tip becomes 100 nm or less. The object is to sharpen and obtain an excellent sharpness regardless of the diamond coating.

かかる目的を達成するために、第1発明は、超硬合金またはセラミックスから成る工具母材の表面にダイヤモンド被膜がコーティングされて所定の刃部が構成されているダイヤモンド被覆工具において、前記刃部に設けられたダイヤモンド被膜の表面にイオンビームが照射されて研磨されることにより、その刃部の先端部分に刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように尖らされた断面三角形状の先端研磨部が設けられていることを特徴とする。   In order to achieve such an object, the first invention provides a diamond-coated tool in which a predetermined blade portion is formed by coating a diamond coating on the surface of a tool base material made of cemented carbide or ceramics. By polishing the surface of the provided diamond film by irradiating it with an ion beam, the tip of the blade is sharpened so that the tip of the blade has a blade width Φ within a range of 10 to 100 nm. A portion is provided.

第2発明は、超硬合金またはセラミックスから成る工具母材の表面にダイヤモンド被膜がコーティングされて所定の刃先角θaの断面三角形の刃部が構成されているダイヤモンド被覆工具において、前記刃部に設けられたダイヤモンド被膜の表面にイオンビームが照射されて研磨されることにより、その刃部の先端部分に前記刃先角θaよりも大きな刃先角θ1 で且つ先端の刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように尖らされた先端研磨部が設けられていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a diamond-coated tool in which a surface of a tool base material made of cemented carbide or ceramic is coated with a diamond coating to form a triangular-shaped blade portion having a predetermined cutting edge angle θa. By irradiating the surface of the diamond coating with an ion beam and polishing it, the tip portion of the blade portion has a cutting edge angle θ 1 larger than the cutting edge angle θa and the cutting edge width Φ of the tip is 10 to 100 nm. A tip polishing portion sharpened so as to be inside is provided.

第3発明は、第2発明のダイヤモンド被覆工具において、前記刃部に設けられたダイヤモンド被膜には、前記刃先角θaよりも大きく且つ前記刃先角θ1 よりも小さな刃先角θ2 となるように研磨された中間研磨部が設けられており、その中間研磨部よりも先端側に前記先端研磨部が設けられていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the diamond-coated tool of the second aspect, the diamond coating provided on the blade portion has a cutting edge angle θ 2 that is larger than the cutting edge angle θa and smaller than the cutting edge angle θ 1. A polished intermediate polishing portion is provided, and the tip polishing portion is provided on the tip side of the intermediate polishing portion.

第4発明は、第1発明〜第3発明の何れかのダイヤモンド被覆工具において、前記ダイヤモンド被覆工具は、全体として円板形状を成しているとともに、その円板形状の外周部の全周に外周側へ向かって突き出すように前記刃部が設けられ、ガラスを切断する際にその刃部の先端でそのガラスに疵を付けるスクライビングホイールであることを特徴とする。   According to a fourth invention, in the diamond-coated tool according to any one of the first to third inventions, the diamond-coated tool has a disk shape as a whole, and the entire circumference of the outer periphery of the disk shape. The scribing wheel is characterized in that the blade portion is provided so as to protrude toward the outer peripheral side, and a scribing wheel for scoring the glass at the tip of the blade portion when cutting the glass.

第5発明は、超硬合金またはセラミックスから成る工具母材の表面にダイヤモンド被膜がコーティングされて所定の刃先角θaの断面三角形の刃部が構成されているダイヤモンド被覆工具に関し、その刃部におけるダイヤモンド被膜を研磨して尖らせる製造方法であって、(a) 前記刃部に設けられたダイヤモンド被膜の表面にイオンビームを照射して研磨することにより、その刃部の先端部分に前記刃先角θaよりも大きな刃先角θ2 となる中間研磨部を形成する第1研磨工程と、(b) 前記イオンビームの照射条件を変更して前記中間研磨部の表面に照射して更に研磨することにより、その中間研磨部の先端部分に前記刃先角θ2 よりも大きな刃先角θ1 で且つ先端の刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように尖らせた先端研磨部を形成する第2研磨工程と、を有することを特徴とする。 The fifth invention relates to a diamond-coated tool in which a diamond base is coated on the surface of a tool base material made of a cemented carbide or ceramics to form a triangular section with a predetermined cutting edge angle θa. A manufacturing method for polishing and sharpening a coating, comprising: (a) irradiating the surface of a diamond coating provided on the blade portion by irradiating with an ion beam so that the blade edge angle θa A first polishing step for forming an intermediate polishing portion having a larger cutting edge angle θ 2, and (b) changing the irradiation condition of the ion beam to irradiate the surface of the intermediate polishing portion to further polish, the blade width and the tip with a large included angle theta 1 than the cutting edge angle theta 2 [Phi forms the tip grinding unit which sharpened so as to be in the range of 10~100nm at the tip portion of the intermediate polisher And having a second polishing step.

第6発明は、第5発明のダイヤモンド被覆工具の製造方法において、前記イオンビームの加速電圧を変更してそのイオンビームの照射による研磨の加工角αを調整することにより、前記第1研磨工程では刃部中心面Sに対して前記刃先角θ2 で対称的に傾斜する前記中間研磨部を形成し、前記第2研磨工程では刃部中心面Sに対して前記刃先角θ1 で対称的に傾斜する前記先端研磨部を形成することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a diamond-coated tool according to the fifth aspect, in the first polishing step, the acceleration voltage of the ion beam is changed and the processing angle α of polishing by irradiation of the ion beam is adjusted. The intermediate polishing portion that is inclined symmetrically with the cutting edge angle θ 2 with respect to the blade center plane S is formed, and symmetrical with the cutting edge angle θ 1 with respect to the blade center plane S in the second polishing step. The tip polishing portion that is inclined is formed.

第1発明のダイヤモンド被覆工具においては、イオンビームによってダイヤモンド被膜が研磨されることにより、刃部の先端部分に刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように尖らされた断面三角形状の先端研磨部が設けられているため、所定の刃先強度を確保しつつダイヤモンドコーティングに拘らず優れた切れ味が得られるようになる。すなわち、イオンビームの照射による研磨は非接触であるため、刃先に研磨荷重が作用せず、刃先幅Φが100nm以下になるまで鋭利に研磨することができるのである。これにより、ダイヤモンド被膜による丸みで切れ味が悪くなるため従来は適用できなかったガラス切断用工具や紙の切断工具、CFRP(炭素繊維強化プラスチック)用加工工具等に対しても、ダイヤモンドコーティングが可能となり、耐久性を大幅に向上させることができる。また、非接触で研磨するため、例えば刃部が長尺であったり円弧形状などの湾曲形状等であったりしても、一定の取り代で均一に研磨することが可能で、砥石等による機械研磨に比較して高い精度で目的形状に研磨することができる。   In the diamond-coated tool according to the first aspect of the invention, the diamond coating is polished by an ion beam, whereby a tip having a triangular cross section is sharpened at the tip of the blade so that the blade tip width Φ is in the range of 10 to 100 nm. Since the polishing portion is provided, an excellent sharpness can be obtained regardless of the diamond coating while ensuring a predetermined cutting edge strength. That is, since polishing by ion beam irradiation is non-contact, a polishing load does not act on the cutting edge, and sharp polishing can be performed until the cutting edge width Φ becomes 100 nm or less. This makes diamond coating possible even for glass cutting tools, paper cutting tools, and CFRP (carbon fiber reinforced plastic) processing tools that could not be applied in the past because of the roundness caused by the diamond coating. , Durability can be greatly improved. In addition, since polishing is performed in a non-contact manner, for example, even if the blade portion is long or has a curved shape such as an arc shape, it can be uniformly polished with a certain machining allowance. The target shape can be polished with higher accuracy than polishing.

第2発明は、所定の刃先角θaの断面三角形の刃部を備えている場合で、イオンビームによってダイヤモンド被膜が研磨されることにより、刃部の先端部分に刃先角θaよりも大きな刃先角θ1 で且つ先端の刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように尖らされた先端研磨部が設けられているため、所定の刃先強度を確保しつつダイヤモンドコーティングに拘らず優れた切れ味が得られるようになるなど、第1発明と同様の効果が得られる。加えて、先端研磨部は元の刃先角θaよりも大きな刃先角θ1 であるため、刃部の先端部分のみを局部的に研磨することによって先端を尖らせることが可能で、取り代をできるだけ少なくして研磨コストを低減できる。 The second invention is a case where a blade portion having a predetermined blade edge angle θa having a triangular cross section is provided, and the diamond coating is polished by an ion beam, so that the blade edge angle θ is larger than the blade edge angle θa at the tip portion of the blade portion. 1 and a sharpened tip polishing part is provided so that the tip edge width Φ is in the range of 10 to 100 nm, so that an excellent sharpness can be obtained regardless of diamond coating while ensuring a predetermined edge strength. The same effects as the first invention can be obtained. In addition, since the tip polishing portion has a cutting edge angle θ 1 larger than the original cutting edge angle θa, it is possible to sharpen the tip by locally polishing only the tip portion of the cutting edge, and the machining allowance is as much as possible The polishing cost can be reduced by reducing the amount.

第3発明は、前記刃先角θaよりも大きく且つ刃先角θ1 よりも小さな刃先角θ2 となるように研磨された中間研磨部が設けられており、その中間研磨部よりも先端側に刃先角θ1 の先端研磨部が設けられているため、例えばイオンビームの照射により一定の刃先角θ1 或いはθ2 等で傾斜させて刃先幅Φが10〜100nmの範囲内になるまで研磨する場合に比較して、その刃先部分のダイヤモンド被膜の取り代が少なくなり、研磨による強度や耐久性の低下が抑制される。なお、上記中間研磨部についてもイオンビームの照射によって研磨することが望ましいが、ダイヤモンド砥石等による機械研磨で研磨することも可能である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an intermediate polishing portion that is polished so as to have a cutting edge angle θ 2 that is larger than the cutting edge angle θa and smaller than the cutting edge angle θ 1, and the cutting edge is located on the tip side of the intermediate polishing section. Since the tip polishing portion having the angle θ 1 is provided, for example, when the polishing is performed by irradiating with a certain cutting edge angle θ 1 or θ 2 by ion beam irradiation until the cutting edge width Φ is in the range of 10 to 100 nm. In comparison with the above, the allowance for removing the diamond coating on the blade edge portion is reduced, and the decrease in strength and durability due to polishing is suppressed. The intermediate polishing portion is also preferably polished by ion beam irradiation, but can also be polished by mechanical polishing with a diamond grindstone or the like.

第4発明は、ガラスを切断する際に刃部の先端でそのガラスを引っ掻くなどして疵を付けるスクライビングホイールに関するもので、円板形状の全周に刃部を備えているが、軸心まわりに回転させつつ外周部にイオンビームを照射して研磨することにより、全周に亘って一定の取り代で均一に研磨でき、刃先幅Φが全周に亘って略一定の刃部を高い精度で形成できる。すなわち、スクライビングホイールのように一円周上に刃部が設けられている円形のダイヤモンド被覆工具の場合、そのダイヤモンド被覆工具を軸心まわりに回転させながら外周部の刃部を研磨することになるが、ダイヤモンド砥石による機械研磨の場合、ダイヤモンド被覆工具の偏心によって砥石との間の距離が変化することが避けられず、ミクロンオーダーで全周に均一な取り代で研磨加工を行うことは実質的に不可能である。   The fourth invention relates to a scribing wheel for scratching the glass by cutting the glass at the tip of the blade when cutting the glass. The scribing wheel is provided with a blade on the entire circumference of the disk shape. By irradiating the outer periphery with an ion beam while polishing it, it is possible to uniformly polish with a certain machining allowance over the entire circumference, and the blade edge width Φ is almost constant over the entire circumference. Can be formed. That is, in the case of a circular diamond-coated tool having a blade portion provided on one circumference like a scribing wheel, the outer peripheral blade portion is polished while rotating the diamond-coated tool around the axis. However, in the case of mechanical polishing with a diamond grindstone, it is inevitable that the distance to the grindstone changes due to the eccentricity of the diamond-coated tool, and it is practical to perform polishing with a uniform allowance on the entire circumference in the micron order. Is impossible.

第5発明は、実質的に第3発明のダイヤモンド被覆工具を製造する製造方法に関するもので、第3発明と同様の作用効果が得られる。また、刃先角θaよりも大きな刃先角θ2 となる中間研磨部、および刃先角θ2 よりも大きな刃先角θ1 で且つ先端の刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように尖らせた先端研磨部を、何れもイオンビームの照射によって研磨するため、中間研磨部を砥石等による機械研磨で研磨する場合に比較して、高い精度で目的形状に研磨することができるとともに、加速電圧や照射角度等の照射条件を変更するだけで一連の研磨作業を容易に行うことができる。 The fifth aspect of the invention relates to a manufacturing method for manufacturing the diamond-coated tool of the third aspect of the invention, and the same effects as those of the third aspect of the invention can be obtained. Further, the intermediate polishing portion having a cutting edge angle θ 2 larger than the cutting edge angle θa, and the sharpening so that the cutting edge angle θ 1 is larger than the cutting edge angle θ 2 and the cutting edge width Φ of the tip is in the range of 10 to 100 nm. Since all the tip polishing parts are polished by ion beam irradiation, the intermediate polishing part can be polished to a target shape with higher accuracy than when the intermediate polishing part is polished by mechanical polishing with a grindstone, etc. A series of polishing operations can be easily performed simply by changing the irradiation conditions such as the irradiation angle.

第6発明では、イオンビームの加速電圧を変更することにより加工角αを調整して中間研磨部および先端研磨部を形成するため、一連の研磨作業を連続して一層容易に行うことができる。   In the sixth invention, since the intermediate polishing portion and the tip polishing portion are formed by adjusting the processing angle α by changing the acceleration voltage of the ion beam, a series of polishing operations can be performed more easily in succession.

本発明の一実施例であるスクライビングホイール(ダイヤモンド被覆工具)を説明する図で、(a) は軸心と直角方向から見た正面図、(b) は(a) の右方向から見た側面図、(c) は(a) におけるIC部の断面拡大図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure explaining the scribing wheel (diamond coating tool) which is one Example of this invention, (a) is the front view seen from the direction orthogonal to an axial center, (b) is the side view seen from the right direction of (a). FIG. 4C is an enlarged cross-sectional view of the IC part in FIG. 図1のスクライビングホイールの製造工程を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing process of the scribing wheel of FIG. 図2の第1研磨工程および第2研磨工程を具体的に説明する図である。FIG. 3 is a diagram for specifically explaining a first polishing step and a second polishing step in FIG. 2. 図1のスクライビングホイールの刃部の先端の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the front-end | tip of the blade part of the scribing wheel of FIG. 図1のスクライビングホイールを用いてテープ心線の光ファイバーを切断する際の使用方法を説明する図で、(a) は4心タイプのテープ心線の斜視図、(b) はそのテープ心線の光ファイバーにスクライビングホイールで疵を付ける方法を示す図である。It is a figure explaining the usage method at the time of cut | disconnecting the optical fiber of a tape core wire using the scribing wheel of FIG. 1, (a) is a perspective view of a 4 core type tape core wire, (b) is the tape core wire. It is a figure which shows the method of attaching a wrinkle to an optical fiber with a scribing wheel. 従来品、本発明品1〜3、および比較品1、2を用いて光ファイバーに疵を付けて切断する場合の耐久性試験の結果を説明する図である。It is a figure explaining the result of the durability test in the case of using a conventional product, the present invention products 1 to 3, and comparative products 1 and 2 to cut an optical fiber with a scissors. 本発明の他の実施例を説明する図で、何れも図1(c) に相当する刃部の先端部分の断面拡大図である。It is a figure explaining the other Example of this invention, and all are the cross-sectional enlarged views of the front-end | tip part of the blade part corresponded in FIG.1 (c). 本発明の更に別の実施例を説明する図で、何れも図1(c) に相当する刃部の先端部分の断面拡大図である。FIG. 6 is a diagram for explaining still another embodiment of the present invention, and each is an enlarged cross-sectional view of the tip portion of the blade portion corresponding to FIG. 1 (c). 本発明の更に別の実施例を説明する図で、図1(c) に相当する刃部の先端部分の断面拡大図である。It is a figure explaining another Example of this invention, and is a cross-sectional enlarged view of the front-end | tip part of the blade part corresponded to FIG.1 (c). 本発明の更に別の実施例を説明する図で、(a) 〜(c) 共にガラス切断用のダイヤモンド被覆工具の斜視図である。FIG. 6 is a diagram for explaining still another embodiment of the present invention, and (a) to (c) are perspective views of a diamond-coated tool for cutting glass.

本発明のダイヤモンド被覆工具は、スクライビングホイール等のガラス切断用工具に好適に適用されるが、紙の切断工具、CFRP用加工工具、或いはバイト等の切削工具等にも適用され得る。ダイヤモンド被膜のコーティングには、マイクロ波プラズマCVD法やホットフィラメントCVD法、高周波プラズマCVD法等のCVD法が好適に用いられるが、イオンビーム法などの他のコーティング技術を採用することもできる。ダイヤモンド被膜は多結晶で、例えば10〜20μmの範囲内の略一定の膜厚でコーティングされ、第2発明のように刃先角θaの断面三角形の刃部を有する場合、工具母材も略同じ刃先角θaの三角形断面を有している。超硬合金或いはセラミックスから成る工具母材に対する密着性(付着強度)を確保するため、その工具母材の表面に酸処理等の前処理を行ったり、ダイヤモンド被膜の下に所定の下地層を設けたりすることも可能である。   The diamond-coated tool of the present invention is preferably applied to a glass cutting tool such as a scribing wheel, but can also be applied to a paper cutting tool, a CFRP processing tool, or a cutting tool such as a cutting tool. For the coating of the diamond film, a CVD method such as a microwave plasma CVD method, a hot filament CVD method, or a high frequency plasma CVD method is preferably used, but other coating techniques such as an ion beam method can also be adopted. The diamond coating is polycrystalline, and is coated with a substantially constant film thickness within a range of, for example, 10 to 20 μm. When the diamond coating has a triangular section with a cutting edge angle θa as in the second invention, the tool base material has substantially the same cutting edge. It has a triangular cross section with an angle θa. In order to ensure adhesion (adhesion strength) to the tool base material made of cemented carbide or ceramics, the surface of the tool base material is subjected to pretreatment such as acid treatment or a predetermined underlayer is provided under the diamond coating. It is also possible to do.

ダイヤモンド被覆工具の刃部は、例えば第2発明のように所定の刃先角θaの断面三角形のものが適当であるが、第1発明の実施に際しては、工具母材およびダイヤモンド被膜そのものの形状は特に制約されず、刃部の断面が楕円形状や長円形状等であっても良く、イオンビームの照射によってダイヤモンド被膜の表面が研磨されることにより、刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように尖らされた断面三角形状の先端研磨部が設けられれば良い。この先端研磨部は、必ずしも正確に三角形である必要はなく、刃部先端で交わる2辺が内側へ凹んだ凹形状を成していたり、外側へ膨出する凸形状を成していたりしても良い。第2発明および第5発明の先端研磨部も同様で、刃先角θ1 は一定であっても良いが、刃先角θaよりも大きな角度範囲で連続的に変化させても良い。第3発明および第5発明の中間研磨部についても同様で、刃先角θ2 は一定であっても良いが、刃先角θaよりも大きく且つ刃先角θ1 よりも小さい角度範囲で連続的に変化させても良い。但し、第6発明では、略一定の刃先角θ2 で中間研磨部が設けられ、略一定の刃先角θ1 で先端研磨部が設けられる。 For example, the blade portion of the diamond-coated tool is suitably a triangular one having a predetermined cutting edge angle θa as in the second invention. However, in the practice of the first invention, the shape of the tool base material and the diamond coating itself is particularly There is no limitation, and the cross section of the blade portion may be oval or oval, and the surface of the diamond coating is polished by irradiation with an ion beam, so that the blade width Φ is in the range of 10 to 100 nm. It is only necessary to provide a sharpened tip polishing portion having a triangular cross section. The tip polishing portion does not necessarily have a triangular shape, and has a concave shape in which two sides intersecting at the tip of the blade portion are recessed inward, or a convex shape that bulges outward. Also good. The tip polishing portion of the second and fifth inventions is the same, and the blade edge angle θ 1 may be constant, but may be continuously changed in an angle range larger than the blade edge angle θa. The same applies to the intermediate polishing portions of the third and fifth inventions, and the cutting edge angle θ 2 may be constant, but continuously changes in an angle range larger than the cutting edge angle θa and smaller than the cutting edge angle θ 1. You may let them. However, in the sixth invention, the intermediate polishing portion is provided at a substantially constant included angle theta 2, the tip grinding unit is provided at a substantially constant included angle theta 1.

イオンビームは、アルゴンやキセノン等の不活性ガスイオンが好適に用いられるが、酸素イオン等の他のガスイオンを用いることもできるし、アーク放電等によりターゲットから放出されるガリウム(Ga+ )等の所定の金属イオンを用いることも可能である。このようなイオンビームは、例えば特開平10−172502号公報や特開2002−187793号公報、或いは「機械の研究 第55巻 第8号」(2003)の「イオンビームと電子ビームを用いたダイヤモンドの微細加工」等に記載されている技術を用いて発生させることができる。 As the ion beam, inert gas ions such as argon and xenon are preferably used, but other gas ions such as oxygen ions can also be used, and gallium (Ga + ) emitted from the target by arc discharge or the like. It is also possible to use predetermined metal ions. Such an ion beam is, for example, a diamond using an ion beam and an electron beam disclosed in JP-A-10-172502, JP-A-2002-187793, or “Mechanical Research Vol. 55 No. 8” (2003). It can be generated using the technique described in "Microfabrication".

刃先幅Φは、10nmよりも小さいと、刃先が脆弱になって欠けが生じ易くなるため、10nm以上とする。また、100nmよりも大きいと、切れ味が悪くなるため100nm以下とする。20〜80nmの範囲内が一層望ましい。刃部を刃先側から電子顕微鏡で観察すると、刃先の稜線部分が白い筋状に見えるため、この白い筋の幅寸法を刃先幅Φとして測定することができる。また、刃先に対して垂直に切断した断面の電子顕微鏡写真から、刃先の丸み等を有する頂点部分の幅寸法を刃先幅Φとして測定するようにしても良い。この刃先幅Φは、刃部が所定の長さで設けられる場合、その刃部の長手方向でばらつきを有するため、平均値が10〜100nmの範囲内に入れば良い。   If the cutting edge width Φ is smaller than 10 nm, the cutting edge becomes brittle and chipping easily occurs. On the other hand, if it is larger than 100 nm, the sharpness is deteriorated, so that it is set to 100 nm or less. A range of 20 to 80 nm is more desirable. When the blade portion is observed with an electron microscope from the blade edge side, the edge line portion of the blade edge looks like a white streak. Therefore, the width dimension of the white streak can be measured as the blade width Φ. Further, from the electron micrograph of a cross section cut perpendicularly to the blade edge, the width dimension of the apex portion having the cutting edge roundness or the like may be measured as the blade edge width Φ. When the blade portion is provided with a predetermined length, the blade width Φ has a variation in the longitudinal direction of the blade portion, and therefore the average value may be within the range of 10 to 100 nm.

第2発明では、刃先角θaの断面三角形の刃部に対して、その刃先角θaよりも大きな刃先角θ1 で先端研磨部が設けられるが、刃先角θ1 は、刃先角θaよりも10°以上大きい角度が望ましい。第3発明のように中間研磨部を設ける場合、その中間研磨部の刃先角θ2 を、例えば刃先角θaよりも10°以上大きくし、先端研磨部の刃先角θ1 を、その中間研磨部の刃先角θ2 よりも更に10°以上大きくすることが望ましい。 In the second invention, the tip grinding portion is provided with a blade edge angle θ 1 larger than the blade edge angle θa with respect to the blade section of the triangular section of the blade edge angle θa, but the blade edge angle θ 1 is 10 more than the blade edge angle θa. An angle larger than ° is desirable. When the intermediate polishing portion is provided as in the third aspect of the invention, the edge angle θ 2 of the intermediate polishing portion is made, for example, 10 ° or more larger than the blade edge angle θa, and the edge angle θ 1 of the tip polishing portion is set to the intermediate polishing portion. It is desirable that the edge angle θ 2 be larger by 10 ° or more.

第4発明は、外周部に外向きの円形刃部を有するスクライビングホイールに関するものであるが、直線状の刃部を有するものや、円錐形状、角錐形状等の刃部を有する他のガラス切断用工具にも適用され得る。スクライビングホイールは、軸心まわりに回転駆動しつつ外周部の刃部をガラスに押し付けることにより、所定の切込み深さで引っ掻いて疵を付けることもできるが、回転させることなくガラスに対して相対移動させるだけで引っ掻いて疵を付けることもできるし、ガラスに押し付けるだけで疵を付けることも可能である。   The fourth invention relates to a scribing wheel having a circular blade portion facing outward on the outer peripheral portion, but having a straight blade portion, and other glass cutting members having a blade portion having a conical shape, a pyramid shape or the like. It can also be applied to tools. The scribing wheel can be scratched with a predetermined depth of cut by pressing the outer peripheral blade against the glass while rotating around the axis, but it moves relative to the glass without rotation. You can scratch it to make it wrinkled, or just press it against the glass.

第6発明は、イオンビームの加速電圧を変更することにより、刃先角θ1 、θ2 に応じて加工角αを調整するものであるが、更にイオンビームの照射角度等の他の照射条件を変更して加工角αを調整することもできる。第5発明の実施に際しては、イオンビームの加速電圧を変更することなく、照射角度等の他の照射条件を変更するだけで加工角αを調整することも可能である。第3発明の中間研磨部については、ダイヤモンド砥石による機械研磨など、イオンビームの照射による研磨以外の研磨方法で研磨するようにしても良い。 In the sixth aspect of the invention, the machining angle α is adjusted according to the cutting edge angles θ 1 and θ 2 by changing the acceleration voltage of the ion beam, but other irradiation conditions such as the irradiation angle of the ion beam are further set. It is also possible to adjust the machining angle α by changing. In carrying out the fifth invention, it is also possible to adjust the processing angle α only by changing other irradiation conditions such as the irradiation angle without changing the acceleration voltage of the ion beam. The intermediate polishing portion of the third invention may be polished by a polishing method other than polishing by ion beam irradiation, such as mechanical polishing with a diamond grindstone.

第6発明では、刃部中心面Sに対して刃部の両側面が対称的に傾斜するように中間研磨部および先端研磨部が形成されるが、他の発明の実施に際しては、例えば刃部の両側の側面に対してイオンビームを別々に照射して研磨することにより、その両側面が刃部中心面Sに対して非対称或いは対称的に傾斜する中間研磨部や先端研磨部を形成することもできる。直線刃部や円形刃部等の長手状の刃部を有する場合、刃先幅Φが10〜100nmの範囲内になるようにするために、例えばその刃部の両側面にそれぞれイオンビームを照射してその両側面を研磨すれば良い。円錐形状や角錐形状の刃部を有する場合には、軸心まわりに回転させるなどして全周にイオンビームを照射して研磨すれば良い。   In the sixth aspect of the invention, the intermediate polishing portion and the tip polishing portion are formed so that the both side surfaces of the blade portion are symmetrically inclined with respect to the blade portion center plane S. By irradiating the side surfaces on both sides separately with the ion beam and polishing, an intermediate polishing portion and a tip polishing portion whose both side surfaces are inclined asymmetrically or symmetrically with respect to the blade center surface S are formed. You can also. When having a long blade part such as a straight blade part or a circular blade part, in order to make the blade edge width Φ within the range of 10 to 100 nm, for example, each side surface of the blade part is irradiated with an ion beam. It is only necessary to polish both sides. In the case of having a cone-shaped or pyramid-shaped blade portion, it may be polished by irradiating the entire circumference with an ion beam, for example, by rotating it around an axis.

ダイヤモンド被覆工具は、例えば先端研磨部のみが加工に関与するように、その先端研磨部の研磨範囲が設定されるが、工具の種類によっては、前記中間研磨部やイオンビームによる研磨が施されていない部分も加工に関与するようになっていても良い。   The diamond-coated tool has a polishing range of the tip polishing portion so that, for example, only the tip polishing portion is involved in processing, but depending on the type of tool, the intermediate polishing portion or ion beam polishing is performed. The part which does not exist may be involved in processing.

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例であるスクライビングホイール10を説明する図で、(a) は軸心と直角方向である外周側から見た正面図、(b) は(a) の右方向から見た側面図、(c) は(a) におけるIC部の断面拡大図である。このスクライビングホイール10は、超硬合金から成る工具母材12の表面に多結晶のダイヤモンド被膜14がコーティングされたもので、全体として円板形状を成しているとともに、その円板形状の外周部の全周に外周側へ向かって突き出すように刃部16が設けられており、円板形状の軸心上に設けられた支持軸18を介して軸心まわりに回転可能とされている。このスクライビングホイール10はダイヤモンド被覆工具に相当し、刃部16の刃先までの外径は約20mm、板厚は約5mmであり、ダイヤモンド被膜14の膜厚は約20μmである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1A and 1B are diagrams for explaining a scribing wheel 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a front view seen from the outer peripheral side perpendicular to the axis, and FIG. 1B is a right direction of FIG. (C) is an enlarged cross-sectional view of the IC part in (a). The scribing wheel 10 is formed by coating a polycrystalline diamond film 14 on the surface of a tool base material 12 made of a cemented carbide, and has a disc shape as a whole, and the outer periphery of the disc shape. A blade portion 16 is provided so as to protrude toward the outer peripheral side on the entire circumference of the shaft, and is rotatable around the axis via a support shaft 18 provided on a disk-shaped axis. The scribing wheel 10 corresponds to a diamond-coated tool, the outer diameter of the blade portion 16 to the cutting edge is about 20 mm, the plate thickness is about 5 mm, and the film thickness of the diamond coating 14 is about 20 μm.

刃部16は、(c) に示す軸心を含む断面において、先端の刃先20が外周側(図1(c) における上方)へ突き出す三角形状を成しているとともに、その軸心に対して直角な刃部中心面S(図1(c) の紙面に対して垂直な面)に対して対称的に構成されている。この刃部16の全体の刃先角θaは、本実施例では約70°で、ダイヤモンド被膜14は略一定の膜厚でコーティングされていることから、工具母材12の刃部16部分も、約70°の刃先角の断面三角形状を成している。この刃部16にはまた、ダイヤモンド被膜14の表面にイオンビームが照射されて両側面が対称的に研磨されることにより、刃部16の先端部分に上記刃先角θaよりも大きな略一定の刃先角θ2 で刃部中心面Sに対して対称的に傾斜する三角形状の中間研磨部22が設けられるとともに、その中間研磨部22よりも先端側に刃先角θ2 よりも更に大きな略一定の刃先角θ1 で刃部中心面Sに対して対称的に傾斜し、且つ先端の刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように尖らされた三角形状の先端研磨部24が設けられている。中間研磨部22は、刃部中心面Sを挟んで対称的に一対の研磨面22a、22bを備えており、先端研磨部24は、刃部中心面Sを挟んで対称的に一対の研磨面24a、24bを備えている。 In the cross section including the axis shown in (c), the blade portion 16 has a triangular shape in which the blade tip 20 at the tip protrudes toward the outer peripheral side (upward in FIG. 1 (c)). It is configured symmetrically with respect to a right-angled blade center plane S (a plane perpendicular to the paper surface of FIG. 1 (c)). The entire blade edge angle θa of the blade portion 16 is about 70 ° in the present embodiment, and the diamond coating 14 is coated with a substantially constant film thickness. The section has a triangular shape with a cutting edge angle of 70 °. The blade portion 16 is also irradiated with an ion beam on the surface of the diamond coating 14 and both sides are polished symmetrically, so that the tip portion of the blade portion 16 has a substantially constant blade edge larger than the blade edge angle θa. A triangular intermediate polishing portion 22 that is symmetrically inclined with respect to the blade center plane S at an angle θ 2 is provided, and is substantially constant at a tip side of the intermediate polishing portion 22 that is larger than the blade edge angle θ 2 . A triangular tip polishing portion 24 is provided that is symmetrically inclined with respect to the blade center plane S at the blade edge angle θ 1 and is sharpened so that the blade tip width Φ is within the range of 10 to 100 nm. Yes. The intermediate polishing portion 22 includes a pair of polishing surfaces 22a and 22b symmetrically with the blade center surface S interposed therebetween, and the tip polishing portion 24 symmetrically includes a pair of polishing surfaces with the blade center surface S interposed therebetween. 24a and 24b are provided.

本実施例では、図6の発明品2に示すように、先端の刃先幅Φ≒30nm、中間研磨部22の刃先角θ2 ≒80°、先端研磨部24の刃先角θ1 ≒100°であり、その刃先20におけるダイヤモンド被膜14の膜厚d≒14.3μmである。図4は、刃部16の先端の電子顕微鏡写真で、中央の白い筋状に見える部分が刃先20の稜線部分であり、この白い筋の幅寸法が刃先幅Φで、何箇所か測定した平均値が約30nmである。刃先角θ1 およびθ2 については、刃先20に対して垂直に切断した断面の電子顕微鏡写真から測定することができ、同じく何箇所か測定した平均値がθ1 ≒100°、θ2 ≒80°である。刃先20におけるダイヤモンド被膜14の膜厚dについても、刃先20に対して垂直に切断した断面の電子顕微鏡写真から測定したもので、何箇所かの平均値が約14.3μmである。 In the present embodiment, as shown in the invention 2 in FIG. 6, the cutting edge width Φ≈30 nm at the tip, the cutting edge angle θ 2 ≈80 ° of the intermediate polishing portion 22, and the cutting edge angle θ 1 ≈100 ° of the polishing tip 24. The film thickness d of the diamond coating 14 at the blade edge 20 is d≈14.3 μm. FIG. 4 is an electron micrograph of the tip of the blade portion 16, and the central white stripe-like portion is the ridge line portion of the blade edge 20, and the width dimension of this white stripe is the blade edge width Φ. The value is about 30 nm. The cutting edge angles θ 1 and θ 2 can be measured from an electron micrograph of a cross section cut perpendicular to the cutting edge 20, and the average values measured at several places are θ 1 ≈100 ° and θ 2 ≈80. °. The film thickness d of the diamond coating 14 on the blade edge 20 is also measured from an electron micrograph of a cross section cut perpendicularly to the blade edge 20, and the average value at some locations is about 14.3 μm.

図2は、以上のように構成されたスクライビングホイール10の製造方法を説明する図で、先ず、外周部分に刃先角θaで外周側へ突き出す刃部16が設けられた円板形状の工具母材12を用意し、その工具母材12の少なくとも刃部16の表面に、マイクロ波プラズマCVD装置等により多結晶のダイヤモンド被膜14を約20μmの膜厚となるようにコーティングする。所定の密着性(付着強度)が得られるように、ダイヤモンドコーティングに先立って工具母材12の表面に酸処理等の前処理を施したり、所定の下地層を設けたりしても良い。図1(c) における一点鎖線は、このダイヤモンド被膜14がコーティングされたままの状態で、刃部16の先端は、ダイヤモンド被膜14のコーティングにより約15μmの半径の丸みを帯びている。   FIG. 2 is a view for explaining a method of manufacturing the scribing wheel 10 configured as described above. First, a disk-shaped tool base material in which a blade portion 16 is provided at the outer peripheral portion with a blade edge angle θa protruding toward the outer peripheral side. 12 is prepared, and at least the surface of the blade portion 16 of the tool base 12 is coated with a polycrystalline diamond film 14 to a thickness of about 20 μm by a microwave plasma CVD apparatus or the like. Prior to diamond coating, the surface of the tool base 12 may be subjected to pretreatment such as acid treatment or a predetermined underlayer so as to obtain predetermined adhesion (adhesion strength). In FIG. 1C, the alternate long and short dash line is the state in which the diamond coating 14 is still coated, and the tip of the blade portion 16 is rounded with a radius of about 15 μm by the coating of the diamond coating 14.

続いて、そのダイヤモンド被膜14が設けられた刃部16の先端部分にイオンビームを照射することにより、第1研磨処理を行って中間研磨部22を形成するとともに、更にその中間研磨部22の先端部分にイオンビームを照射することにより、第2研磨処理を行って先端研磨部24を形成する。図1(c) における二点鎖線は、第1研磨処理が施されて中間研磨部22が形成された状態で、この段階の刃部16の先端は、一点鎖線で示すダイヤモンドコーティングのままよりは小さいものの、未だ比較的大きな半径の丸みを帯びており、実線で示すように第2研磨処理が施されることにより、先端の刃先幅Φが約30nmになるまで尖らされる。   Subsequently, by irradiating the tip portion of the blade portion 16 provided with the diamond coating 14 with an ion beam, the first polishing process is performed to form the intermediate polishing portion 22, and the tip of the intermediate polishing portion 22 is further formed. By irradiating the portion with an ion beam, the second polishing process is performed to form the tip polishing portion 24. The two-dot chain line in FIG. 1 (c) is a state where the first polishing process is performed and the intermediate polishing part 22 is formed, and the tip of the blade part 16 at this stage is not a diamond coating indicated by the one-dot chain line. Although it is small, it is still rounded with a relatively large radius, and as shown by the solid line, the tip is sharpened until the tip width Φ reaches about 30 nm.

上記第1研磨処理および第2研磨処理は、例えば図3の(a) に示すように、ダイヤモンドコーティングされた状態のスクライビングホイール10を支持軸18を介して軸心まわりに3回転/分程度の速度で回転させつつ、その外周部の刃部16に対して略垂直、すなわちスクライビングホイール10の軸心に対して垂直に、イオン発生装置30を用いてAr+ (アルゴン)イオンビームを照射することによって行う。Ar+ イオンビームのビーム径(直径)は約20mmである。そして、このAr+ イオンビームの照射によって研磨される加工面は、(b) に示すように照射方向に対して直角な方向から加工角αだけ傾斜するように研磨されるとともに、その加工角αは、(c) に示すようにAr+ イオンビームの加速電圧に応じて変化する。本実施例では、第1研磨処理では加速電圧を約3000eVに設定してアルゴンイオンビームを照射することにより、加工角α≒50°で研磨処理が行われ、刃先角θ2 ≒80°で中間研磨部22が形成される。また、第2研磨処理では加速電圧を約1000eVに設定してAr+ イオンビームを照射することにより、加工角α≒40°で研磨処理が行われ、刃先角θ1 ≒100°で先端研磨部24が形成される。なお、電流密度は0.1〜2.0×3mA/cm2 、ガス流量は0.50〜2.0SCCM程度である。また、研磨量(取り代)は研磨時間で調整でき、本実施例では第1研磨処理および第2研磨処理の何れも研磨時間は約1時間である。 In the first polishing process and the second polishing process, for example, as shown in FIG. 3 (a), the diamond-coated scribing wheel 10 is rotated about 3 rotations / minute around the axis through the support shaft 18. Irradiation with an Ar + (argon) ion beam using the ion generator 30 is performed substantially perpendicularly to the blade 16 on the outer peripheral portion, that is, perpendicular to the axis of the scribing wheel 10 while rotating at a speed. To do. The beam diameter (diameter) of the Ar + ion beam is about 20 mm. Then, the processed surface to be polished by irradiation with the Ar + ion beam is polished so as to be inclined by a processing angle α from a direction perpendicular to the irradiation direction as shown in (b). Changes according to the acceleration voltage of the Ar + ion beam as shown in (c). In this example, in the first polishing process, the acceleration voltage is set to about 3000 eV and irradiation with an argon ion beam is performed so that the polishing process is performed at a processing angle α≈50 ° and the cutting edge angle θ 2 ≈80 ° is intermediate. A polishing portion 22 is formed. In the second polishing process, the acceleration voltage is set to about 1000 eV and irradiation with an Ar + ion beam is performed so that the polishing process is performed at a processing angle α≈40 °, and the tip polishing portion is at a cutting edge angle θ 1 ≈100 °. 24 is formed. The current density is 0.1 to 2.0 × 3 mA / cm 2 and the gas flow rate is about 0.50 to 2.0 SCCM. The polishing amount (removal allowance) can be adjusted by the polishing time. In this embodiment, the polishing time is about 1 hour in both the first polishing process and the second polishing process.

そして、以上のように構成されたスクライビングホイール10は、例えば図5に示すようにテープ心線40の光ファイバー(材質は石英ガラス)42等を切断する際に好適に用いられる。図5の(a) はテープ心線40の一例を示す斜視図で、このテープ心線40は4心タイプで、4本の光ファイバー42が一定の間隔で互いに平行に埋設されている。光ファイバー42の直径は約0.125mmで、それぞれ合成樹脂材料により被覆されて直径約0.25mmの素線44とされており、その素線44を4本平行に並べて更に紫外線硬化型合成樹脂材料により一体化することによりテープ心線40が構成されている。図5の(b) は、光ファイバー42を切断するためにスクライビングホイール10により光ファイバー42を引っ掻いて疵を付ける時の状態で、リムーバにより光ファイバー42から合成樹脂等の被覆を剥がしてクランプ台46のV溝内に4本の光ファイバー42をそれぞれ位置決めし、スクライビングホイール10を軸心まわりに回転させることなく光ファイバー42上を移動させて約0.01mmの切込み深さで疵を付ける。すなわち、約10μmの深さで刃部16の刃先20を光ファイバー42に食い込ませることにより、先端研磨部24に対応するV字状の溝が光ファイバー42の外周面に形成される。先端研磨部24は、このように先端研磨部24だけで所定の深さの疵を付けることができる十分な範囲に設けられている。   And the scribing wheel 10 comprised as mentioned above is used suitably, for example, when cut | disconnecting the optical fiber (material is quartz glass) 42 etc. of the tape core wire 40, as shown in FIG. FIG. 5A is a perspective view showing an example of the tape core 40. The tape core 40 is a four-core type, and four optical fibers 42 are embedded in parallel to each other at a constant interval. The diameter of the optical fiber 42 is about 0.125 mm, and each is coated with a synthetic resin material to form a strand 44 having a diameter of about 0.25 mm. Four strands 44 are arranged in parallel and further UV-curable synthetic resin material. Thus, the tape core wire 40 is formed by integration. FIG. 5B shows a state in which the optical fiber 42 is scratched by the scribing wheel 10 in order to cut the optical fiber 42, and a cover such as a synthetic resin is peeled off from the optical fiber 42 by a remover. Each of the four optical fibers 42 is positioned in the groove, and the scribing wheel 10 is moved on the optical fiber 42 without rotating around the axis, and a scissors are cut at a cutting depth of about 0.01 mm. That is, by cutting the cutting edge 20 of the blade portion 16 into the optical fiber 42 at a depth of about 10 μm, a V-shaped groove corresponding to the tip polishing portion 24 is formed on the outer peripheral surface of the optical fiber 42. The tip polishing portion 24 is provided in a sufficient range in which a wrinkle having a predetermined depth can be attached only by the tip polishing portion 24 as described above.

図6は、従来品、本発明品1〜3、および比較品1、2を用いて、上記のように光ファイバー42に疵を付けて切断する場合の耐久性試験の結果を説明する図である。従来品は、前記実施例の工具母材12をそのまま用いる場合で、刃先幅Φは約500nmである。超硬合金は粒子が粗いため、刃先幅Φをこれ以上小さくすることは困難である。発明品1は、前記中間研磨部22と同じ刃先角≒80°で刃先幅Φが約30nmになるまでAr+ イオンビームを照射して研磨した場合で、刃先20の膜厚d≒8.2μmになる。発明品2は、前記実施例のスクライビングホイール10と同じものである。発明品3は、前記先端研磨部24の刃先幅Φ≒80nmで前記実施例よりも大きい場合で、ダイヤモンド被膜14の取り代が少なくなるため、研磨時間が短くなるとともに刃先20の膜厚dが厚くなる。比較品1は、前記先端研磨部24の刃先幅Φ≒150nmで100nmを超えている場合で、刃先20の膜厚d≒15.6μmである。比較品2は、前記実施例においてダイヤモンド被膜14をコーティングしたままで、イオンビームの照射による研磨処理を施していないものであり、刃部16の先端は図1(c) において一点鎖線で示すように丸みを帯びている(R15μm程度)とともに、刃先20の膜厚d≒20μmである。 FIG. 6 is a diagram for explaining the results of a durability test in the case where the optical fiber 42 is cut as described above using the conventional product, the present invention products 1 to 3 and the comparative products 1 and 2 as described above. . The conventional product is a case where the tool base material 12 of the above-described embodiment is used as it is, and the cutting edge width Φ is about 500 nm. Since the cemented carbide is coarse, it is difficult to make the edge width Φ smaller than this. Inventive product 1 is a case where polishing is performed by irradiation with an Ar + ion beam until the cutting edge width Φ is about 30 nm with the same cutting edge angle ≈80 ° as that of the intermediate polishing portion 22, and the film thickness d of the cutting edge 20 ≈8.2 μm. become. The invention product 2 is the same as the scribing wheel 10 of the above embodiment. Inventive product 3 is a case where the cutting edge width Φ≈80 nm of the tip polishing portion 24 is larger than that of the above embodiment, and the machining allowance of the diamond coating 14 is reduced. Therefore, the polishing time is shortened and the film thickness d of the cutting edge 20 is reduced. Become thicker. The comparative product 1 is a case where the cutting edge width Φ≈150 nm of the tip polishing portion 24 exceeds 100 nm, and the film thickness d of the cutting edge 20 is approximately 15.6 μm. The comparative product 2 is the one in which the diamond film 14 is still coated in the above example and is not subjected to the polishing treatment by the ion beam irradiation, and the tip of the blade portion 16 is shown by a one-dot chain line in FIG. 1 (c). And the film thickness d of the blade edge 20 is approximately 20 μm.

図6の「耐久数」は、前記光ファイバー42を手で軽く折ることができなくなるまでの処理本数で、耐久限界になったらスクライビングホイール10を回転させて加工部位をずらし、同じく耐久限界になるまで使用することを繰り返すが、本発明品1〜3、および比較品1については、1箇所の加工部位で耐久限界に達するまでの処理本数である。従来品は、予め定められた処理本数で加工部位を変化させることにより、計12箇所の加工部位で疵付け処理を行う場合で、1個のスクライビングホイール10で疵付け可能な予め定められた現状の設定数である。   The “endurance number” in FIG. 6 is the number of processing until the optical fiber 42 cannot be lightly folded by hand. When reaching the endurance limit, the scribing wheel 10 is rotated to shift the processing site, and until the endurance limit is reached. Although it repeats using, it is the number of processing until it reaches the endurance limit in one processing part about this invention products 1-3 and comparative product 1. The conventional product has a predetermined current state that can be brazed with a single scribing wheel 10 when brazing is performed at a total of 12 machining sites by changing the machining site with a predetermined number of treatments. Is the number of settings.

この図6の結果から、ダイヤモンド被膜14をコーティングするとともにイオンビームの照射で刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように研磨した本発明品1〜3によれば、従来品に比較して耐久性が大幅に向上することが明らかである。特に、発明品2のように2段で研磨した場合、1段で研磨した発明品1に比較して、同じ刃先幅Φ≒30nmであっても刃先20の膜厚dが大きくなり、耐久数が1.5倍程度になる。ダイヤモンド被膜14をコーティングした比較品1においても、従来品に比較して耐久性が向上するが、本発明品1〜3に比べると耐久数が少なく、ダイヤモンドコーティングやイオンビームによる研磨処理を考慮すると、費用対効果の点で満足できない。比較品2は、刃部16の先端の丸みが大きく、光ファイバー42を切断できる程度に疵を付けることができなかった。   From the results of FIG. 6, according to the products 1 to 3 of the present invention that were coated with the diamond coating 14 and polished so that the blade edge width Φ was within the range of 10 to 100 nm by ion beam irradiation, compared with the conventional products. It is clear that the durability is greatly improved. In particular, when the polishing is performed in two stages as in Invention Product 2, the film thickness d of the blade edge 20 is increased even when the cutting edge width Φ≈30 nm is the same as that of Invention Product 1 polished in one stage, and the durability number is increased. Becomes about 1.5 times. The comparative product 1 coated with the diamond film 14 also has improved durability as compared with the conventional product, but the number of durability is less than that of the products 1 to 3 of the present invention, and considering the polishing treatment with diamond coating or ion beam. Unsatisfactory in terms of cost effectiveness. The comparative product 2 had a large roundness at the tip of the blade portion 16 and could not be wrinkled to such an extent that the optical fiber 42 could be cut.

このように本実施例のスクライビングホイール10によれば、イオンビームによってダイヤモンド被膜14が研磨されることにより、刃部16の先端部分に元の刃先角θaよりも大きな刃先角θ1 で且つ刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように尖らされた断面三角形状の先端研磨部24が設けられているため、所定の刃先強度を確保しつつダイヤモンドコーティングに拘らず優れた切れ味が得られるようになる。すなわち、イオンビームの照射による研磨は非接触であるため、刃先20に研磨荷重が作用せず、刃先幅Φが100nm以下になるまで鋭利に研磨することができるのである。これにより、ダイヤモンドコーティングによる丸みで切れ味が悪くなるため従来は適用できなかったスクライビングホイール10に対しても、ダイヤモンド被膜14をコーティングすることが可能となり、耐久性を大幅に向上させることができる。 As described above, according to the scribing wheel 10 of this embodiment, the diamond coating 14 is polished by the ion beam, so that the tip portion of the blade portion 16 has a blade edge angle θ 1 larger than the original blade edge angle θa and the blade edge width. Since the tip polished portion 24 having a triangular cross section sharpened so that Φ is in the range of 10 to 100 nm is provided, an excellent sharpness can be obtained regardless of the diamond coating while ensuring a predetermined cutting edge strength. become. That is, since polishing by ion beam irradiation is non-contact, a polishing load does not act on the cutting edge 20 and sharp polishing can be performed until the cutting edge width Φ becomes 100 nm or less. As a result, the diamond coating 14 can be coated even on the scribing wheel 10 that could not be applied in the past due to the roundness caused by the diamond coating, and the durability can be greatly improved.

また、円板形状の全周に刃部14を備えているスクライビングホイール10を軸心まわりに回転させつつ外周部にイオンビームを照射することにより非接触で研磨するため、全周に亘って一定の取り代で均一に研磨でき、刃先幅Φが全周に亘って略一定の刃部16を高い精度で形成できる。すなわち、スクライビングホイール10のように一円周上に刃部16が設けられている場合、スクライビングホイール10を軸心まわりに回転させながら研磨することになるが、ダイヤモンド砥石による機械研磨の場合、スクライビングホイール10の偏心により砥石との間の距離が変化することが避けられず、ミクロンオーダーで全周に均一な取り代で研磨加工を行うことは実質的に不可能である。   Further, since the scribing wheel 10 provided with the blade portion 14 on the entire circumference of the disk shape is rotated around the axis while being irradiated with an ion beam on the outer circumference, the polishing is performed in a non-contact manner, so that the entire circumference is constant. The cutting edge 16 can be polished uniformly, and the cutting edge width Φ can be formed with high accuracy over the entire circumference. That is, when the blade portion 16 is provided on one circumference like the scribing wheel 10, polishing is performed while rotating the scribing wheel 10 around the axis, but in the case of mechanical polishing with a diamond grindstone, scribing is performed. It is unavoidable that the distance between the wheel 10 and the grindstone changes due to the eccentricity of the wheel 10, and it is practically impossible to perform polishing with a uniform machining allowance on the entire circumference in the order of microns.

また、先端研磨部24は元の刃先角θaよりも大きな刃先角θ1 であるため、刃部16の先端部分のみを局部的に研磨することによって先端を尖らせることが可能で、取り代をできるだけ少なくして研磨コストを低減できる。 In addition, since the tip polishing portion 24 has a blade edge angle θ 1 that is larger than the original blade edge angle θa, it is possible to sharpen the tip by locally polishing only the tip portion of the blade portion 16, and the machining allowance is reduced. The polishing cost can be reduced as much as possible.

また、本実施例では刃先角θaよりも大きく且つ刃先角θ1 よりも小さな刃先角θ2 となるように研磨された中間研磨部22が設けられており、その中間研磨部22よりも先端側に刃先角θ1 の先端研磨部24が設けられているため、図6の発明品1のように一定の刃先角で傾斜させて刃先幅Φが10〜100nmの範囲内になるまで研磨する場合に比較して、その刃先20におけるダイヤモンド被膜14の研磨量(取り代)が少なくなって膜厚dが大きくなり、研磨による強度や耐久性の低下が抑制される。 Further, in this embodiment, an intermediate polishing portion 22 is provided which is polished so as to have a cutting edge angle θ 2 which is larger than the cutting edge angle θa and smaller than the cutting edge angle θ 1. 6 is provided with a tip polishing portion 24 having a cutting edge angle θ 1 , and as shown in the product 1 of FIG. 6, the polishing is performed at a constant cutting edge angle until the cutting edge width Φ is in the range of 10 to 100 nm. In comparison with this, the amount of polishing (removal allowance) of the diamond coating 14 at the blade edge 20 is reduced, the film thickness d is increased, and the decrease in strength and durability due to polishing is suppressed.

また、本実施例では刃先角θaよりも大きな刃先角θ2 となる中間研磨部22、および刃先角θ2 よりも大きな刃先角θ1 で且つ先端の刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように尖らせた先端研磨部24を、何れもイオンビームの照射によって研磨するため、中間研磨部22を砥石等による機械研磨で研磨する場合に比較して、高い精度で目的形状に研磨することができるとともに、加速電圧を変更するだけで一連の研磨作業を連続して容易に行うことができる。 Further, in the present embodiment, the intermediate polishing portion 22 having a cutting edge angle θ 2 larger than the cutting edge angle θa, and the cutting edge angle θ 1 larger than the cutting edge angle θ 2 and the cutting edge width Φ of the tip is in the range of 10 to 100 nm. Since each of the sharpened tip polishing portions 24 is polished by ion beam irradiation, the intermediate polishing portion 22 is polished to a target shape with higher accuracy than when the intermediate polishing portion 22 is polished by mechanical polishing with a grindstone or the like. In addition, a series of polishing operations can be easily performed continuously only by changing the acceleration voltage.

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において前記実施例と実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。   Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, parts that are substantially the same as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図7の(a) の刃部50は、前記スクライビングホイール10において、中間研磨部を設けることなく刃先角θaよりも大きな略一定の刃先角θ1 で且つ先端の刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように尖らされた先端研磨部52を、刃部中心面Sに対して対称的に設けた場合で、実質的に前記図6の発明品1に相当する。先端研磨部52は、刃部中心面Sを挟んで対称的に一対の研磨面52a、52bを備えている。 7A has a substantially constant cutting edge angle θ 1 larger than the cutting edge angle θa without providing an intermediate polishing section in the scribing wheel 10 and has a cutting edge width Φ of 10 to 100 nm. In the case where the tip polishing portion 52 sharpened so as to be within the range is provided symmetrically with respect to the blade center surface S, it substantially corresponds to the product 1 of FIG. The tip polishing portion 52 includes a pair of polishing surfaces 52a and 52b symmetrically across the blade center surface S.

図7の(b) の刃部60は、図7の(a) の刃部50に比較して、先端研磨部62を刃部中心面Sに対して非対称に設けた場合で、刃先64が刃部中心面Sから所定寸法だけオフセットした部分に位置している。先端研磨部62は、刃部60の両側に刃部中心面Sに対して非対称の一対の研磨面62a、62bを備えており、これ等の研磨面62a、62bは、異なる照射条件で別々にイオンビームを照射して研磨することによって形成することができる。   The blade portion 60 of FIG. 7B is a case where the tip polishing portion 62 is provided asymmetrically with respect to the blade center surface S as compared with the blade portion 50 of FIG. It is located at a portion offset from the blade center plane S by a predetermined dimension. The tip polishing portion 62 includes a pair of polishing surfaces 62a and 62b that are asymmetric with respect to the blade center surface S on both sides of the blade portion 60. These polishing surfaces 62a and 62b are separately provided under different irradiation conditions. It can be formed by irradiating with an ion beam and polishing.

図8の(a) の刃部70は、図7の(a) の刃部50に比較して、刃先角θ1 が刃先角θaよりも大きい角度範囲で連続的に変化している場合で、先端研磨部72の一対の研磨面72a、72bは、それぞれ内側へ湾曲するように凹んだ凹形状を成している。刃先角θ1 は、先端側へ向かうに従って小さくなっており、イオンビームの照射条件を連続的或いは段階的に変化させることによって形成することができる。なお、刃先角θaよりも小さな角度を含んで刃先角θ1 を変化させることも可能である。 The blade portion 70 in FIG. 8A is a case where the blade edge angle θ 1 continuously changes in an angle range larger than the blade edge angle θa as compared with the blade portion 50 in FIG. The pair of polishing surfaces 72a and 72b of the tip polishing portion 72 has a concave shape that is recessed so as to curve inward. The blade edge angle θ 1 is smaller toward the tip side, and can be formed by changing the ion beam irradiation condition continuously or stepwise. It is also possible to change the cutting edge angle θ 1 including an angle smaller than the cutting edge angle θa.

図8の(b) の刃部74は、図8の(a) の刃部70に比較して、先端研磨部76の一対の研磨面76a、76bが、それぞれ外側へ滑らかに湾曲するように膨らんだ凸形状を成している。刃先角θ1 は、先端側へ向かうに従って大きくなっており、イオンビームの照射条件を連続的或いは段階的に変化させることによって形成することができる。 8B, the pair of polishing surfaces 76a and 76b of the tip polishing portion 76 are smoothly curved outward as compared with the blade portion 70 of FIG. 8A. It has a bulging convex shape. The blade edge angle θ 1 increases toward the tip side, and can be formed by changing ion beam irradiation conditions continuously or stepwise.

図9のダイヤモンド被覆工具80は、工具母材82の断面が楕円形状で、その表面に略一定の膜厚でダイヤモンド被膜84がコーティングされている場合であり、楕円形状の長軸方向の一端部に刃部86が設けられている。そして、その刃部86の先端部分にイオンビームが照射されて研磨されることにより、所定の刃先角θ1 で且つ先端の刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように尖らされた断面三角形状の先端研磨部88が、刃部中心面Sに対して対称的に設けられ、例えばガラスに疵を付けて切断するガラス切断用工具として用いられる。先端研磨部88は、刃部中心面Sを挟んで対称的に一対の研磨面88a、88bを備えている。本実施例においても、ダイヤモンドコーティングにより優れた耐久性が得られるようになるとともに、イオンビームの照射による研磨で刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように尖らされているため、ダイヤモンドコーティングに拘らず優れた切れ味が得られるようになるなど、前記実施例と同様の効果が得られる。なお、前記図1の実施例のように、先端研磨部88の基部側(図9の下方)に、刃先角θ1 よりも小さな刃先角θ2 の中間研磨部を先端研磨部88に先立って設けることも可能である。 The diamond-coated tool 80 of FIG. 9 is a case where the cross section of the tool base material 82 is elliptical and the surface thereof is coated with a diamond coating 84 with a substantially constant film thickness. A blade portion 86 is provided on the blade. Then, by irradiating the tip portion of the blade portion 86 with an ion beam and polishing, a cross section sharpened so that the tip edge angle θ 1 and the tip edge width Φ is in the range of 10 to 100 nm. Triangular tip grinding | polishing part 88 is provided symmetrically with respect to the blade-part center plane S, for example, is used as a glass cutting tool which cuts a glass with a wrinkle. The tip polishing portion 88 includes a pair of polishing surfaces 88a and 88b symmetrically across the blade center surface S. Also in this example, the diamond coating can provide excellent durability and is sharpened so that the blade width Φ is in the range of 10 to 100 nm by polishing by ion beam irradiation. In spite of this, it is possible to obtain the same effect as in the above-described embodiment, for example, an excellent sharpness can be obtained. As shown in the embodiment of FIG. 1, an intermediate polishing portion having a cutting edge angle θ 2 smaller than the cutting edge angle θ 1 is provided on the base side of the tip polishing section 88 (lower side in FIG. 9) prior to the tip polishing section 88. It is also possible to provide it.

図10の(a) は、断面三角形の直線状の刃部90を有するダイヤモンド被覆工具で、(b) は円錐形状の刃部92を有するダイヤモンド被覆工具で、(c) は角錐形状の刃部94を有するダイヤモンド被覆工具であり、何れも刃部90、92、94の先端をガラス板に押し付けて引っ掻くなどして疵を付けるガラス切断用の工具である。このようなダイヤモンド被覆工具についても、前記各実施例と同様に刃部90、92、94にイオンビームを照射して研磨し、中間研磨部や先端研磨部を設けて刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように刃先を尖らせることにより、ダイヤモンドコーティングに拘らず優れた切れ味が得られるようになる。   10 (a) is a diamond-coated tool having a straight blade portion 90 having a triangular section, (b) is a diamond-coated tool having a conical blade portion 92, and (c) is a pyramid-shaped blade portion. 94 is a diamond-coated tool, and any of them is a glass-cutting tool in which the tips of the blade portions 90, 92, 94 are pressed against the glass plate and scratched. Also for such a diamond-coated tool, the blade portions 90, 92, and 94 are polished by irradiating with an ion beam as in the above embodiments, and an intermediate polishing portion and a tip polishing portion are provided, and the blade edge width Φ is 10 to 100 nm. By sharpening the blade edge so that it falls within the range, an excellent sharpness can be obtained regardless of the diamond coating.

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更,改良を加えた態様で実施することができる。   As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail based on drawing, these are one embodiment to the last, and this invention is implemented in the aspect which added the various change and improvement based on the knowledge of those skilled in the art. be able to.

10:スクライビングホイール(ダイヤモンド被覆工具) 12、82:工具母材 14、84:ダイヤモンド被膜 16、50、60、70、74、86、90、92、94:刃部 22:中間研磨部 24、52、62、72、76、88:先端研磨部 80:ダイヤモンド被覆工具 S:刃部中心面 θa、θ1 、θ2 :刃先角 Φ:刃先幅 10: Scribing wheel (diamond-coated tool) 12, 82: Tool base material 14, 84: Diamond coating 16, 50, 60, 70, 74, 86, 90, 92, 94: Blade portion 22: Intermediate polishing portion 24, 52 , 62, 72, 76, 88: Tip polishing portion 80: Diamond coated tool S: Blade center surface θa, θ 1 , θ 2 : Blade angle Φ: Blade width

Claims (6)

超硬合金またはセラミックスから成る工具母材の表面にダイヤモンド被膜がコーティングされて所定の刃部が構成されているダイヤモンド被覆工具において、
前記刃部に設けられたダイヤモンド被膜の表面にイオンビームが照射されて研磨されることにより、該刃部の先端部分に刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように尖らされた断面三角形状の先端研磨部が設けられている
ことを特徴とするダイヤモンド被覆工具。
In a diamond-coated tool in which a predetermined blade portion is formed by coating a diamond coating on the surface of a tool base material made of cemented carbide or ceramics,
The surface of the diamond coating provided on the blade portion is irradiated with an ion beam and polished, so that the tip of the blade portion is sharpened so that the blade tip width Φ is in the range of 10 to 100 nm. A diamond-coated tool provided with a shaped tip polishing portion.
超硬合金またはセラミックスから成る工具母材の表面にダイヤモンド被膜がコーティングされて所定の刃先角θaの断面三角形の刃部が構成されているダイヤモンド被覆工具において、
前記刃部に設けられたダイヤモンド被膜の表面にイオンビームが照射されて研磨されることにより、該刃部の先端部分に前記刃先角θaよりも大きな刃先角θ1 で且つ先端の刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように尖らされた先端研磨部が設けられている
ことを特徴とするダイヤモンド被覆工具。
In a diamond-coated tool in which a diamond coating is formed on a surface of a tool base material made of cemented carbide or ceramics to form a triangular triangular blade section having a predetermined cutting edge angle θa,
When the surface of the diamond coating provided on the blade portion is irradiated with an ion beam and polished, the tip portion of the blade portion has a blade edge angle θ 1 larger than the blade edge angle θa and a tip edge width Φ. A diamond-coated tool characterized in that a sharpened tip polishing portion is provided so as to be within a range of 10 to 100 nm.
前記刃部に設けられたダイヤモンド被膜には、前記刃先角θaよりも大きく且つ前記刃先角θ1 よりも小さな刃先角θ2 となるように研磨された中間研磨部が設けられており、該中間研磨部よりも先端側に前記先端研磨部が設けられている
ことを特徴とする請求項2に記載のダイヤモンド被覆工具。
The diamond coating provided on the blade portion is provided with an intermediate polishing portion polished to have a blade edge angle θ 2 that is larger than the blade edge angle θa and smaller than the blade edge angle θ 1. The diamond-coated tool according to claim 2, wherein the tip polishing portion is provided on the tip side of the polishing portion.
前記ダイヤモンド被覆工具は、全体として円板形状を成しているとともに、該円板形状の外周部の全周に外周側へ向かって突き出すように前記刃部が設けられ、ガラスを切断する際に該刃部の先端で該ガラスに疵を付けるスクライビングホイールである
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のダイヤモンド被覆工具。
The diamond-coated tool has a disc shape as a whole, and the blade portion is provided so as to protrude toward the outer peripheral side on the entire circumference of the disc-shaped outer peripheral portion. The diamond-coated tool according to any one of claims 1 to 3, which is a scribing wheel for scoring the glass at the tip of the blade portion.
超硬合金またはセラミックスから成る工具母材の表面にダイヤモンド被膜がコーティングされて所定の刃先角θaの断面三角形の刃部が構成されているダイヤモンド被覆工具に関し、該刃部におけるダイヤモンド被膜を研磨して尖らせる製造方法であって、
前記刃部に設けられたダイヤモンド被膜の表面にイオンビームを照射して研磨することにより、該刃部の先端部分に前記刃先角θaよりも大きな刃先角θ2 となる中間研磨部を形成する第1研磨工程と、
前記イオンビームの照射条件を変更して前記中間研磨部の表面に照射して更に研磨することにより、該中間研磨部の先端部分に前記刃先角θ2 よりも大きな刃先角θ1 で且つ先端の刃先幅Φが10〜100nmの範囲内となるように尖らせた先端研磨部を形成する第2研磨工程と、
を有することを特徴とするダイヤモンド被覆工具の製造方法。
The present invention relates to a diamond coated tool in which a diamond coating is coated on the surface of a tool base material made of cemented carbide or ceramics to form a triangular section with a predetermined cutting edge angle θa, and the diamond coating on the cutting section is polished. A manufacturing method for sharpening,
By irradiating the surface of the diamond coating provided on the blade portion with an ion beam and polishing, an intermediate polishing portion having a blade edge angle θ 2 larger than the blade edge angle θa is formed at the tip portion of the blade portion. 1 polishing step,
By changing the irradiation condition of the ion beam and irradiating the surface of the intermediate polishing portion for further polishing, the tip portion of the intermediate polishing portion has a cutting edge angle θ 1 larger than the cutting edge angle θ 2 and the tip of the tip. A second polishing step of forming a tip polishing portion sharpened so that the blade width Φ is in the range of 10 to 100 nm;
A method for producing a diamond-coated tool characterized by comprising:
前記イオンビームの加速電圧を変更して該イオンビームの照射による研磨の加工角αを調整することにより、前記第1研磨工程では刃部中心面Sに対して前記刃先角θ2 で対称的に傾斜する前記中間研磨部を形成し、前記第2研磨工程では刃部中心面Sに対して前記刃先角θ1 で対称的に傾斜する前記先端研磨部を形成する
ことを特徴とする請求項5に記載のダイヤモンド被覆工具の製造方法。
By changing the acceleration voltage of the ion beam and adjusting the processing angle α of the polishing by irradiation of the ion beam, the cutting edge angle θ 2 is symmetrical with respect to the blade center plane S in the first polishing step. The intermediate polishing portion that is inclined is formed, and the tip polishing portion that is symmetrically inclined at the blade edge angle θ 1 with respect to the blade center surface S is formed in the second polishing step. A method for producing a diamond-coated tool as described in 1.
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