JP2015116613A - Grooving method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属部材を円盤型カッターで切削して溝を形成する溝入れ加工方法に関する。 The present invention relates to a grooving method for forming a groove by cutting a metal member with a disk-type cutter.
半導体デバイス等は、動作時の発熱量が大きいため、例えばヒートシンクを介して放熱することにより温度の上昇を抑制している。当該ヒートシンクは、例えば、金属部材からなるベース部材と、当該ベース部材の表面に略等間隔で並設された板状のフィンとで構成されている。隣り合うフィンの間には、溝が形成されているため、当該溝に空気などの冷媒が通ることにより、ベース部材に配置された半導体デバイス等を好適に冷却することができる。近年、半導体デバイス等の小型化、軽量化等に伴って、ヒートシンク(フィン)も、小型化及び軽量化等が求められている。 Since semiconductor devices and the like generate a large amount of heat during operation, the temperature rise is suppressed by radiating heat through, for example, a heat sink. The heat sink includes, for example, a base member made of a metal member and plate-like fins arranged in parallel on the surface of the base member at substantially equal intervals. Since a groove is formed between adjacent fins, a semiconductor device or the like disposed on the base member can be suitably cooled by allowing a coolant such as air to pass through the groove. In recent years, with the reduction in size and weight of semiconductor devices and the like, heat sinks (fins) are also required to be reduced in size and weight.
従来のヒートシンクの製造方法として、例えば、特許文献1には、ベース部材の表面に切り欠かれた溝条に、板状のフィンを嵌め合わせる方法が開示されている。また、特許文献2には、直方体を呈する金属部材に切削加工により溝を施してヒートシンクを製造する方法が開示されている。この他、従来のヒートシンクの製造方法としては、押し出し成形やダイキャストによる方法が知られている。
As a conventional heat sink manufacturing method, for example,
特許文献1の製造方法は、ベース部材に溝条を形成する工程及びベース部材にフィンを嵌め合わせる工程が煩雑である。また、押し出し成形やダイキャストによってヒートシンクを製造すると、比較的容易に製造することができるものの、小型化には適しておらず、フィンの長さや厚みを小さくすると製品の質が低下するという問題があった。
In the manufacturing method of
特許文献2の方法によれば、比較的容易に溝を形成することができるとともに、フィンの薄肉化や小型化にも対応することができる。しかし、例えば、複数枚の円盤型カッターを備えたマルチカッターで切削加工した場合、形成されたフィン同士によって円盤型カッターが挟まれるため、マルチカッターの操作性が低下するという問題があった。また、円盤型カッターと金属部材との間に摩擦熱が発生するため、切削加工が終了した後の熱収縮によって金属部材の表面側が凹状に変形するおそれがあるという問題があった。
According to the method of
このような観点から、本発明は、金属部材を切削して溝を形成する際に、当該金属部材が平坦になるとともに、マルチカッターの操作性が良好となる溝入れ加工方法を提供することを課題とする。 From this point of view, the present invention provides a grooving method in which when a metal member is cut to form a groove, the metal member becomes flat and the operability of the multi-cutter is improved. Let it be an issue.
このような課題を解決する本発明に係る溝入れ加工方法は、金属製の被削材ブロックに、複数枚の円盤型カッターを積層したマルチカッターを回転させながら移動させて複数の溝を形成する溝入れ加工方法であって、前記被削材ブロックの表面が凸状となるように前記被削材ブロックをテーブルに固定する準備工程と、前記マルチカッターで前記被削材ブロックの表側に複数のフィンを形成する切削工程と、を含み、前記切削工程では、前記被削材ブロックに作用する曲げモーメントにより、前記被削材ブロックの表面に引張応力が作用した状態で切削することを特徴とする。 In the grooving method according to the present invention for solving such a problem, a multi-cutter in which a plurality of disk-type cutters are stacked is moved and rotated on a metal work material block to form a plurality of grooves. A grooving method, comprising: a preparatory step of fixing the work material block to a table so that the surface of the work material block is convex; and a plurality of cutters on the front side of the work material block with the multi-cutter A cutting step of forming fins, wherein in the cutting step, cutting is performed in a state where tensile stress is applied to the surface of the work material block by a bending moment acting on the work material block. .
かかる方法によれば、被削材ブロックの表面側が凸状となるように引張応力が作用した状態で切削工程を行うため、切削加工後に表面側が凹状となるように発生する熱収縮によって被削材ブロックを平坦にすることができる。また、被削材ブロックの表面側が凸状となっているため、円盤型カッターが、切削加工によって形成されたフィンによって挟まれにくくなる。これにより、マルチカッターの操作性が良好となる。 According to this method, since the cutting process is performed in a state where the tensile stress is applied so that the surface side of the work material block becomes convex, the work material is caused by thermal shrinkage that occurs so that the surface side becomes concave after the cutting process. The block can be flattened. Moreover, since the surface side of the work material block has a convex shape, the disk-type cutter is less likely to be sandwiched between fins formed by cutting. Thereby, the operativity of a multi cutter becomes favorable.
また、直方体を呈する前記被削材ブロックの一方の稜線に沿って、前記円盤型カッターと同等の半径を有する円弧状の凹部を形成する凹部形成工程と、前記一方の稜線に対応する仮想稜線と前記円盤型カッターの回転軸とを結ぶ直線と、前記円盤型カッターの進行方向とが平行となり、かつ、前記被削材ブロックの前記仮想稜線と前記凹部の円弧の中心とを結ぶ直線と、前記円盤型カッターの進行方向とが平行となるように、前記被削材ブロックの所定の深さまで切り込む切り込み工程と、を含み、前記切削工程では、前記円盤型カッターを前記仮想稜線から他方の稜線に向けて移動させることが好ましい。 Moreover, along the one ridge line of the work material block exhibiting a rectangular parallelepiped, a concave portion forming step for forming an arc-shaped concave portion having the same radius as the disk-type cutter, and a virtual ridge line corresponding to the one ridge line, The straight line connecting the rotation axis of the disk-type cutter and the traveling direction of the disk-type cutter are parallel, and the straight line connecting the virtual ridge line of the work material block and the center of the arc of the recess, A cutting step of cutting to a predetermined depth of the work material block so that the traveling direction of the disk-type cutter is parallel, and in the cutting step, the disk-type cutter is moved from the virtual ridge line to the other ridge line. It is preferable to move it toward.
円盤型カッターで金属部材を切削する際に、円盤型カッターが最も振動するのは、円盤型カッターを金属部材に押圧して切り込む時(切り込み始めた直後)である。この際、円盤型カッターの回転軸と被削材ブロックの一の稜線とを結ぶ線と、円盤型カッターの進行方向線との開き角度が大きいほど、円盤型カッターの振動も大きいものとなる。円盤型カッターが大きく振動すると、切削加工に伴って発生するバリの量が多くなるおそれがある。溝にバリが多く発生すると、冷媒が通過する際の妨げになるため、製品の質を低下させるものであった。
しかし、本発明の構成によれば、円盤型カッターの押圧力を集中させることができるとともに、円盤型カッターの外周縁が円弧状の凹部に均一に接触するようになるので、円盤型カッターの振動を抑えることができ、ひいては溝に発生するバリを低減できる。
When the metal member is cut with the disk-type cutter, the disk-type cutter vibrates most when the disk-type cutter is pressed against the metal member and cut (immediately after starting cutting). At this time, the greater the opening angle between the line connecting the rotation axis of the disk cutter and one ridge line of the work piece block and the traveling direction line of the disk cutter, the greater the vibration of the disk cutter. If the disk cutter vibrates greatly, there is a risk that the amount of burrs generated during cutting will increase. When many burrs are generated in the groove, it is an obstacle to the passage of the refrigerant, so that the quality of the product is lowered.
However, according to the configuration of the present invention, the pressing force of the disk-type cutter can be concentrated, and the outer peripheral edge of the disk-type cutter comes into uniform contact with the arc-shaped concave portion. As a result, burrs generated in the grooves can be reduced.
また、前記準備工程では、前記テーブルの表面と前記被削材ブロックの裏面との間にスペーサーを挟んだ状態で前記被削材ブロックを固定することが好ましい。かかる方法であると、被削材ブロックの表面側が凸状となる状態を容易に形成することができる。 In the preparation step, it is preferable that the work material block is fixed in a state where a spacer is sandwiched between the front surface of the table and the back surface of the work material block. With this method, it is possible to easily form a state in which the surface side of the work material block is convex.
また、前記切削工程によって生じたバリを前記被削材ブロックから切除するバリ切除工程を含むことが好ましい。かかる方法によれば、形成された製品をきれいに仕上げることができる。 Moreover, it is preferable to include the burr cutting process which cuts the burr | flash produced by the said cutting process from the said work material block. According to such a method, the formed product can be finished finely.
また、本発明は、被削材ブロックとこの被削材ブロックの底面に配置されたベース部材とを有する被切削金属部材に、複数枚の円盤型カッターを積層したマルチカッターを回転させながら移動させて複数の溝を形成する溝入れ加工方法であって、前記ベース部材の表面には、前記被削材ブロックの周りに露出する露出部が形成されており、前記被削材ブロックの表面が凸状となるように前記被切削金属部材をテーブルに固定する準備工程と、前記マルチカッターで前記被削材ブロックの表側に複数のフィンを形成する切削工程と、を含み、前記切削工程では、前記被切削金属部材に作用する曲げモーメントにより、前記被削材ブロックの表面に引張応力が作用した状態で切削することを特徴とする。 The present invention also provides a multi-cutter, in which a multi-cutter, in which a plurality of disk-type cutters are stacked, is moved while rotating on a metal member to be cut having a work material block and a base member disposed on the bottom surface of the work material block. In the grooving method for forming a plurality of grooves, an exposed portion exposed around the work material block is formed on the surface of the base member, and the surface of the work material block is convex. A cutting step of forming a plurality of fins on the front side of the workpiece block with the multi-cutter, and a step of fixing the metal member to be cut to a table so as to be in a shape, Cutting is performed in a state in which tensile stress is applied to the surface of the workpiece block by a bending moment acting on the metal member to be cut.
かかる方法によれば、被削材ブロックの表面側が凸状となるように引張応力が作用した状態で切削工程を行うため、切削加工後に表面側が凹状となるように発生する熱収縮によって被切削金属部材を平坦にすることができる。また、被削材ブロックの表面側が凸状となっているため、円盤型カッターが、切削加工によって形成されたフィンによって挟まれにくくなる。これにより、マルチカッターの操作性が良好となる。 According to this method, since the cutting process is performed in a state where the tensile stress is applied so that the surface side of the work material block becomes convex, the metal to be cut by heat shrinkage that occurs so that the surface side becomes concave after the cutting process. The member can be flattened. Moreover, since the surface side of the work material block has a convex shape, the disk-type cutter is less likely to be sandwiched between fins formed by cutting. Thereby, the operativity of a multi cutter becomes favorable.
また、直方体を呈する前記被削材ブロックの一方の稜線に沿って、前記円盤型カッターと同等の半径を有する円弧状の凹部を形成する凹部形成工程と、前記被削材ブロックの一方の稜線に対応する仮想稜線と前記円盤型カッターの回転軸とを結ぶ直線と、前記円盤型カッターの進行方向とが平行となり、かつ、前記被削材ブロックの前記仮想稜線と前記凹部の円弧の中心とを結ぶ直線と、前記円盤型カッターの進行方向とが平行となるように、前記被切削金属部材の所定の深さまで切り込む切り込み工程と、を含み、前記切削工程では、前記円盤型カッターを前記仮想稜線から他方の稜線に向けて移動させることが好ましい。 Further, along one ridge line of the workpiece block exhibiting a rectangular parallelepiped, a recess forming step for forming an arc-shaped recess having a radius equivalent to that of the disk cutter, and one ridge line of the workpiece block A straight line connecting the corresponding virtual ridge line and the rotation axis of the disk-type cutter is parallel to the traveling direction of the disk-type cutter, and the virtual ridge line of the work material block and the center of the arc of the concave portion A cutting step of cutting to a predetermined depth of the metal member to be cut so that a straight line to be connected and a traveling direction of the disc type cutter are parallel to each other, and in the cutting step, the disc type cutter is moved to the virtual ridgeline. It is preferable to move toward the other ridge line.
かかる方法によれば、凹部に円盤型カッターの押圧力を集中させることができるとともに、円盤型カッターの外周縁が円弧状の凹部に均一に接触する。これにより、円盤型カッターの振動を抑えることができるため、溝に発生するバリを低減できる。 According to this method, the pressing force of the disk-type cutter can be concentrated on the concave portion, and the outer peripheral edge of the disk-type cutter uniformly contacts the arc-shaped concave portion. Thereby, since the vibration of a disk type cutter can be suppressed, the burr | flash which generate | occur | produces in a groove | channel can be reduced.
また、前記準備工程では、前記テーブルの表面と前記ベース部材の裏面との間にスペーサーを挟んだ状態で前記被切削金属部材を固定することが好ましい。かかる方法であると、被削材ブロックの表面側が凸状となる状態で被切削金属部材をテーブルに容易に固定できる。 In the preparation step, the metal member to be cut is preferably fixed in a state where a spacer is sandwiched between the front surface of the table and the back surface of the base member. With this method, the metal member to be cut can be easily fixed to the table in a state where the surface side of the work material block is convex.
また、前記切削工程によって生じたバリを前記被切削金属部材から切除するバリ切除工程を含むことが好ましい。かかる方法によれば、形成された製品をきれいに仕上げることができる。 Moreover, it is preferable to include the burr cutting process which cuts the burr | flash produced by the said cutting process from the said to-be-cut metal member. According to such a method, the formed product can be finished finely.
本発明に係る溝入れ加工方法によれば、金属部材を切削して溝を形成する際に、当該金属部材が平坦になるとともに、マルチカッターの操作性が良好となる。 According to the grooving method according to the present invention, when a metal member is cut to form a groove, the metal member becomes flat and the operability of the multi-cutter is improved.
[第一実施形態]
本発明に係る溝入れ加工方法は、円盤型のカッターを複数枚積層したマルチカッターを用いて金属部材を切削し、溝を形成するものである。当該溝入れ加工方法は、様々な製品を製造する際に採用することができるが、本実施形態においては、被切削金属部材を切削してヒートシンクを製造する場合を例にして説明する。ここでは、溝入れ加工方法によって製造されたヒートシンクの説明及びマルチカッターの説明を行った後に、溝入れ加工方法の具体的な工程について説明する。
[First embodiment]
In the grooving method according to the present invention, a metal member is cut using a multi-cutter in which a plurality of disk-type cutters are stacked to form a groove. The grooving method can be employed when manufacturing various products. In the present embodiment, a case where a heat sink is manufactured by cutting a metal member to be cut will be described as an example. Here, after explaining the heat sink manufactured by the grooving method and the multi-cutter, specific steps of the grooving method will be described.
図1に示すように、本実施形態に係る溝入れ加工方法によって製造されたヒートシンク1は、ベース部材2と、ベース部材2の表面に略等間隔で並設されたフィン3,3・・・とを有する。また、隣り合うフィン3の間には、溝4が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
ベース部材2は、直方体からなる金属部材であって、裏面側に例えば、半導体部材が配置され、当該半導体部材によって発生した熱をフィン3側に伝達する部材である。
The
フィン3は、平板状を呈する金属部材であって、ベース部材2の表面に略等間隔で複数枚配置されている。隣り合うフィン3の間には、フィン3の長手方向に亘って連続する溝4が形成されている。複数のフィン3によって形成される溝4に冷媒(空気)が通ることにより、ベース部材2及びフィン3に伝達された熱を外部に放出することができる。即ち、フィン3の表面積が大きいほど、冷媒との接触面積が増えるため、冷却効果を高めることができる。フィン3の高さや厚さ寸法、溝4の幅等は、ヒートシンク1の使用用途によって適宜設定される。
The
ベース部材2及びフィン3は、本実施形態においては一体物であって、例えば、アルミニウム合金から形成されている。なお、ベース部材2及びフィン3の材料は、これに限定されるものではなく、アルミニウム、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金等であってもよい。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態に係るベース部材2の表面において、溝4の両端側には複数の凹溝部5が形成されている。凹溝部5は、後記する切削工程を行う際に、円盤型カッターがベース部材2に入り込むことによって形成される凹溝である。
Note that, on the surface of the
マルチカッター10は、図2の(a)及び(b)に示すように、軸部11と、複数枚の円盤型カッター14を備えたカッター部16とを有する切削具である。軸部11は、鋼材からなる軸部材である。軸部11の外周には、カッター部16が設置されており、軸部11の一端側には、図示しない駆動源が接続されている。マルチカッター10は、駆動源による軸部11の回転に伴って、カッター部16が円周方向に回転し、後記する被切削金属部材を切削するものである。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the multi-cutter 10 is a cutting tool having a
カッター部16は、図2の(b)で示すように、等間隔で配置された複数枚の円盤型カッター14と、隣り合う円盤型カッター14,14の間に配置された中間部材15とを有する。円盤型カッター14は、図2の(c)に示すように、円環状の本体部14aと、本体部14aの外周に周設された刃部14bとを有する。本体部14aの中央に形成された中空部14cに軸部11が嵌合されて軸部11と一体化する。刃部14bは、例えば鋼からなる刃であって、図2の(d)に示すように、逃げ角、すくい角がそれぞれ角度α、角度βで形成されている。円盤型カッター14の厚さFによって、ヒートシンク1の溝4の幅が決定する。
As shown in FIG. 2B, the
なお、刃部14bの形状や逃げ角、すくい角等は、後記する被切削金属部材の素材や溝4の幅に合わせて適宜設定すればよい。逃げ角の角度α、すくい角の角度βを大きくすると、切粉を容易に外部に排出することができる。
In addition, what is necessary is just to set suitably the shape of a
中間部材15は、図2の(b)に示すように、隣り合う円盤型カッター14同士の間に介設されるものであって、円環状を呈し軸部11に嵌合されている。中間部材15は、円盤型カッター14を所望の間隔で配置させるものであるとともに、被切削金属部材を切削するときに発生する切粉を好適に外部に排出させるためのものである。即ち、マルチカッター10は、円盤型カッター14を積層させてなる装置であるため、隣り合う円盤型カッター14,14の間に切粉が残存するおそれがある。特に、軸心側に切粉が詰まると、当該切粉の除去作業が困難となるだけでなく、マルチカッター10の寿命も短くなる。また、円盤型カッター14,14の間に切粉が残存すると、被切削金属部材にマルチカッター10を押圧して切り込む際の妨げになる可能性がある。しかし、本実施形態のように、中間部材15が介設されることにより、切粉が隣り合う円盤型カッター14,14の間隙に詰まることを防止することができる。
As shown in FIG. 2B, the
中間部材15の厚さJによって、ヒートシンク1のフィン3の厚さが決定する。また、円盤型カッター14の半径Rから、中間部材15の半径Sを引いた部分をTとする。Tは、円盤型カッター14によって被切削金属部材を切り込むことができる範囲を示し、以下、最大切り込み長Tとする。本実施形態においては、後記する切り込み工程において、円盤型カッター14をベース部材2に食い込ませるため、最大切り込み長Tが、被削材ブロック21の高さUよりも大きくなるように形成されている(図5の(a)参照)。
The thickness of the
円盤型カッター14は、最大切り込み長Tの長さが大きいほど、円盤型カッター14の振動も大きくなる。したがって、中間部材15の半径Sを大きく設定して円盤型カッター14の振動を防止するとともに、切粉の詰まりを防止することが好ましい。また、中間部材15の幅Jが大きいほど切粉の詰まりを防止することができ、切粉を遠心力によって円盤型カッター14の外部に排出することができる。
In the disk-
マルチカッター10は、本実施形態においては前記したように形成したが、あくまで例示であってこれに限定されるものではない。円盤型カッター14の枚数や、最大切り込み長T、厚さF、中間部材15の厚さJ等は、ヒートシンク1の用途に応じて適宜設定すればよい。
The multi-cutter 10 is formed as described above in the present embodiment, but is merely an example and is not limited thereto. The number of the disk-
次に、本実施形態に係る溝入れ加工方法について説明する。まずは、溝入れ加工方法で用いるテーブルK及び切削される部材である被切削金属部材20について説明する。図3に示すように、テーブルKは、基板K1と、スペーサーK2と、複数のクランプK3とで構成されている。
Next, the grooving method according to this embodiment will be described. First, the table K used in the grooving method and the
基板K1は、表面が平坦に形成された板状部材である。スペーサーK2は、基板K1の中央の表面に配置される部材であって直方体を呈する。スペーサーK2は、基板K1と後記する被切削金属部材20の間に配置される部材である。クランプK3は、被切削金属部材20の周縁部を基板K1に固定する部材である。本実施形態ではクランプK3が8個設けられているが、クランプK3の個数は被切削金属部材20の大きさや形状によって適宜設定される。
The substrate K1 is a plate-like member having a flat surface. The spacer K2 is a member disposed on the central surface of the substrate K1, and has a rectangular parallelepiped shape. The spacer K2 is a member disposed between the substrate K1 and the
なお、スペーサーK2は、基板K1と一体でも別体であってもよい。また、被切削金属部材20が上方に凸状となるようにテーブルKに固定可能であれば他の形状のスペーサーを用いてもよい。また、スペーサーを設けずに、基板K1の表面(上面)を上方に凸状に形成してもよい。
The spacer K2 may be integral with or separate from the substrate K1. In addition, other shapes of spacers may be used as long as the
図3に示すように、被切削金属部材20は、直方体を呈するベース部材2と、ベース部材2よりも小さく形成され直方体を呈する被削材ブロック21とからなる。被削材ブロック21の表面(上面)21cの四辺のうち、被切削金属部材20の長手方向に向かい合う一対の辺を第一稜線21a、第二稜線21bとする。また、短手方向に向かい合う一対の辺を第三稜線21d、第四稜線21eとする。
As shown in FIG. 3, the
ベース部材2の表面2cには、被削材ブロック21の周りに露出する平面視矩形枠状の露出部が形成されている。本実施形態においては、被切削金属部材20は、一体的に形成されたものであるが、複数の部材を接合して形成されたものでもよい。また、被切削金属部材20の形状は、ヒートシンク1の使用用途に応じて適宜決定すればよい。
On the
本実施形態に係る溝入れ加工方法は、準備工程と、マルチカッター配置工程と、切り込み工程と、第一切削工程(切削工程)と、抜き取り工程と、バリ切除工程とを含むものである。 The grooving method according to the present embodiment includes a preparation process, a multi-cutter arrangement process, a cutting process, a first cutting process (cutting process), a sampling process, and a burr cutting process.
準備工程は、被切削金属部材20をテーブルKに固定する工程である。図3及び図4に示すように、準備工程では、スペーサーK2の上に被切削金属部材20を配置して、ベース部材2の周縁をクランプK3で固定する。具体的には、第一稜線21a及び第二稜線21bが上方に凸状となり、第三稜線21d及び第四稜線21eが直線となるように固定する。つまり、表面21cのうち最も高い位置を結んだ線と後記する第一切削工程におけるマルチカッター10の進行方向とが実質的に平行となるように固定する。被切削金属部材20をテーブルKに固定すると、被切削金属部材20が上方に凸状となるように固定される。この際、被切削金属部材20に作用する曲げモーメントによって、表面21cには引張応力が作用した状態となる。
The preparation process is a process of fixing the
マルチカッター配置工程は、図4に示すように、マルチカッター10を所定の位置に配置する工程である。マルチカッター配置工程では、マルチカッター10の軸部11と第一稜線21aとが略平行となり、かつ、マルチカッター10の回転軸Cが被切削金属部材20の第一稜線21aを通る鉛直線M上に位置するようにマルチカッター10を配置する。
The multi-cutter arrangement process is a process of arranging the multi-cutter 10 at a predetermined position as shown in FIG. In the multi-cutter arrangement process, the
切り込み工程は、被切削金属部材20にマルチカッター10を挿入する工程である。図5の(a)に示すように、切り込み工程では、円盤型カッター14を回転駆動させつつ、マルチカッター10の回転軸Cが鉛直線Mに沿うようにして下方に移動させる。本実施形態における切り込み深さWは、円盤型カッター14の外周縁がベース部材2の内部に入り込むように設定する。即ち、切り込み深さWは、被削材ブロック21の高さUよりも大きくなるように設定する。なお、切り込み深さWは、溝4を浅く成形したい場合には、W<Uとなるように設定する。
The cutting process is a process of inserting the multi-cutter 10 into the
第一切削工程は、第一稜線21aから第二稜線21bに向けてマルチカッター10を移動させる工程である。図5の(b)に示すように、第一切削工程では、マルチカッター10を、第一稜線21aから略水平方向(切り込み深さWが一定)に、第二稜線21bまで移動させる。マルチカッター10は、マルチカッター10の回転軸Cが第二稜線21bを通る鉛直線Mに達するまで移動させる。なお、本実施形態においては、マルチカッター10は略水平方向に移動させたが、必ずしも水平でなくてもよい。
The first cutting step is a step of moving the multi-cutter 10 from the
抜き取り工程は、マルチカッター10を被切削金属部材20から抜き取る工程である。図5の(c)に示すように、抜き取り工程では、第二稜線21bを通る鉛直線Mに沿うようにしてマルチカッター10を上方に移動させて、被切削金属部材20からマルチカッター10を抜き取る。
The extraction process is a process of extracting the multi-cutter 10 from the
バリ切除工程は、切り込み工程、第一切削工程及び抜き取り工程によって被切削金属部材20に発生したバリを切除する工程である。以上の工程により、図1に示すヒートシンク1が形成される。
The burr cutting step is a step of cutting a burr generated on the
ここで、本実施形態に係る溝入れ加工方法を行った際の作用について説明する。
図6は、前記した切り込み工程の作用を示す模式図であって、(a)は、従来の切り込み工程、(b)は、本実施形態に係る切り込み工程を示す。例えば、図6の(a)に示すように、従来の切り込み工程としては、被削材ブロック21の横方向から一定の切り込み深さを保った状態で、第一稜線21aから第二稜線21bまで水平移動させる工程が行われていた。
Here, the effect | action at the time of performing the grooving processing method which concerns on this embodiment is demonstrated.
6A and 6B are schematic diagrams showing the operation of the above-described cutting process, in which FIG. 6A shows a conventional cutting process, and FIG. 6B shows a cutting process according to the present embodiment. For example, as shown in (a) of FIG. 6, as a conventional cutting process, from the
かかる従来の切り込み工程によると、回転軸Cからマルチカッター10の進行方向線D1と、回転軸Cと被削材ブロック21の第一稜線21aとを結ぶ仮想線L1とが、角度γで開いている。したがって、マルチカッター10を被削材ブロック21に押圧すると当該押圧力が分散するため、角度γが大きいほど円盤型カッター14が面外方向に大きく振動する。このように円盤型カッター14が振動すると、フィン3が欠損したり、溝4内にバリが多く発生したりするという問題があった。
According to such a conventional cutting process, the traveling direction line D1 of the multi-cutter 10 from the rotation axis C and the virtual line L1 connecting the rotation axis C and the
これに対し、本実施形態に係る切り込み工程によれば、図6の(b)に示すように、回転軸Cからマルチカッター10の進行方向線D2と、回転軸Cと被削材ブロック21の第一稜線21aとを結ぶ仮想線L2とが重なり合っている。したがって、マルチカッター10を被削材ブロック21に押圧すると当該押圧力が集中するため、円盤型カッター14の振動を抑制することができる。これにより、フィン3の欠損を防ぐとともに、溝4内のバリの発生を抑制することができる。
On the other hand, according to the cutting process according to the present embodiment, as shown in FIG. 6B, the traveling direction line D2 of the multi-cutter 10 from the rotation axis C, the rotation axis C, and the
また、マルチカッター10で被削材ブロック21を切り込む際に、押圧力が集中するため、押圧力を小さく設定することができる。これにより、円盤型カッター14の寿命を長くすることができる。
Further, when the
また、本実施形態では、第一切削工程を、被削材ブロック21の表面21cに引張応力を作用させた状態で行うため、抜き取り工程後にテーブルKによる被切削金属部材20の拘束を解除すると、表面21c側が凹状となるように熱収縮が発生する。これにより、被切削金属部材20を平坦にすることができる。また、被削材ブロック21の表面21c側が凸状となった状態で切削加工を行うため、円盤型カッター14が、切削加工によって形成されたフィン3,3によって挟まれにくくなる。これにより、マルチカッター10の操作性が良好となる。
Moreover, in this embodiment, since the first cutting process is performed in a state where tensile stress is applied to the
また、図5の(b)及び(c)に示すように、本実施形態に係る第一切削工程によれば、切り込み深さWを被削材ブロック21の高さUよりも大きく設定したため、円盤型カッター14の外周縁をベース部材2に食い込ませることができる。これにより、円盤型カッター14の先端側の振動を防止することができるため、バリの発生を抑制することができる。
Further, as shown in FIGS. 5B and 5C, according to the first cutting process according to the present embodiment, the cutting depth W is set to be larger than the height U of the
また、図7は、本実施形態に係る抜き取り工程を説明するための側面図である。図7に示すように、本実施形態に係る抜き取り工程によれば、マルチカッター10を鉛直線Mに沿って引き抜くことにより、マルチカッター10を最短距離で離脱させることができる。ここで、円盤型カッター14の外周縁と、被削材ブロック21の表面21cとが、側面視して交差する点を交差点21fとする。
FIG. 7 is a side view for explaining a sampling process according to the present embodiment. As shown in FIG. 7, according to the extraction step according to the present embodiment, the multi-cutter 10 can be separated at the shortest distance by pulling out the multi-cutter 10 along the vertical line M. Here, a point where the outer peripheral edge of the disk-
第一切削工程が終わった時点で、マルチカッター10の回転軸Cは、鉛直線Mの線上に位置する。この際、マルチカッター10の回転軸Cは、被削材ブロック21の表面21cよりも下方に押し込まれることはないため、第二稜線21bから交差点21fまでの距離Pと、切り込み深さWは、常にP>Wとなる。したがって、鉛直線Mに沿って上方に引き抜くことにより、マルチカッター10を被切削金属部材20から最短距離で離脱させることができる。そのため、マルチカッター10を引き抜く際に、第一切削工程で形成されたフィン3と円盤型カッター14が接触してフィン3が欠損したり、バリが発生したりするのを防ぐことができる。
When the first cutting process is finished, the rotation axis C of the multi-cutter 10 is located on the vertical line M. At this time, since the rotation axis C of the multi-cutter 10 is not pushed below the
以上、本発明における実施形態において説明したが、本発明は、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜変更が可能である。例えば、第一実施形態においては、円盤型カッター14の外周縁をベース部材2に食い込ませたが、食い込ませずに第一切削工程を行ってもよい。即ち、溝4の深さは、必要に応じて適宜設定すればよい。また、ベース部材2を設けずに、被削材ブロック21のみからなる部材に対して本発明に係る溝入れ加工を行ってもよい。この場合は、被削材ブロック21のみからなる部材をテーブルKに固定するとともに、テーブルKと当該被削材ブロック21との間にスペーサーK2を配置して切削加工を行えばよい。
As mentioned above, although it demonstrated in embodiment in this invention, this invention can be changed suitably in the range which is not contrary to the meaning of this invention. For example, in the first embodiment, the outer peripheral edge of the disk-
以下に本発明の他の実施形態について説明する。説明する際に、第一実施形態と同等の部材には同等の符号を付し、重複する構成については説明を省略する。 Other embodiments of the present invention will be described below. In the description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the overlapping configuration is omitted.
[第二実施形態]
本発明に係る第二実施形態は、第一切削工程の後に、第二切削工程を行う点で第一実施形態と相違する。第二切削工程は、具体的な図示はしないが、図5の(c)を参照して説明する。第二切削工程は、第二稜線21b側から、第一稜線21a側に向かってマルチカッター10を水平移動(切り込み深さW一定)させる工程である。そして、円盤型カッター14の回転軸Cが第一稜線21aの鉛直線Mに位置した段階で第二切削工程が終了する。
[Second Embodiment]
The second embodiment according to the present invention is different from the first embodiment in that the second cutting step is performed after the first cutting step. The second cutting process will be described with reference to FIG. The second cutting step is a step of moving the multi-cutter 10 horizontally (the cutting depth W is constant) from the
このように、第二切削工程によれば、第一切削工程によって形成された溝4内を円盤型カッター14が通過する。これにより、溝4内に残存する切粉を外部へ排出することができるとともに、溝4内に形成されたバリを切削して除去することができる。第二切削工程が終了したら、第一稜線21aから前記した抜き取り工程を行えばよい。第二切削工程及び抜き取り工程後においてもバリが残存している場合は、別途バリ切除工程を行ってもよい。
Thus, according to the second cutting process, the disk-
[第三実施形態]
図8は、本発明に係る第三実施形態を示した側面図である。第三実施形態に係る切り込み工程は、被切削金属部材20に対して円盤型カッター14を斜めに切り込ませる点で第一実施形態と相違する。即ち、第三実施形態に係る切り込み工程は、切り込み工程の際に、円盤型カッター14を角度σで切り込ませてもよい。このように、円盤型カッター14を斜めに切り込ませたとしても、回転軸Cから第一稜線21aを結ぶ仮想線L3と、円盤型カッター14の進行方向線D3とを平行にすることができる。これにより、被削材ブロック21に対して円盤型カッター14を押圧する際の力を集中させることができるため、バリの発生を抑制することができる。なお、角度σは、30°〜60°の範囲が好ましい。
[Third embodiment]
FIG. 8 is a side view showing a third embodiment according to the present invention. The cutting process according to the third embodiment is different from the first embodiment in that the
[第四実施形態]
図9は、本発明に係る第四実施形態を示した側面図である。第四実施形態は、第一切削工程(切削工程)を行う前に、断面視円弧状の凹部30を形成する凹部形成工程を行う点で第一実施形態と相違する。
[Fourth embodiment]
FIG. 9 is a side view showing a fourth embodiment according to the present invention. The fourth embodiment is different from the first embodiment in that a recessed portion forming step for forming a recessed
第四実施形態に係る溝入れ加工方法では、準備工程と、凹部形成工程と、切り込み工程と、第一切削工程と、抜き取り工程と、バリ切除工程とを行う。準備工程、第一切削工程、抜き取り工程及びバリ切除工程は、第一実施形態と同等であるため説明を省略する。 In the grooving method according to the fourth embodiment, a preparation process, a recess forming process, a cutting process, a first cutting process, a sampling process, and a burr cutting process are performed. Since the preparation process, the first cutting process, the extraction process, and the burr cutting process are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
凹部形成工程では、図9(図8も参照)に示すように、被削材ブロック21の第一稜線21aに沿って、断面視円弧状の凹部30を切削加工により形成する。凹部30は、切削加工ではなく、被切削金属部材20を成形する際にダイキャストによって形成してもよい。凹部30の半径は、円盤型カッター14の半径Rと同等の寸法になっている。
In the recess forming step, as shown in FIG. 9 (see also FIG. 8), a
切り込み工程では、第一稜線21に対応する仮想第一稜線21a’と回転軸Cとを結ぶ仮想線L4と、円盤型カッター14の進行方向線D4とが平行となり(重なり)、かつ、被削材ブロック21の仮想第一稜線21a’と凹部30の円弧の中心C1とを結ぶ仮想線H4と、円盤型カッター14の進行方向線D4とが平行となる(重なる)ように設定し、被削材ブロック21の所定の深さまで切り込む。切り込み深さは適宜設定すればよいが、ここでは、円盤型カッター14の外周縁がベース部材2に達する深さに設定する。
In the cutting process, the virtual line L4 connecting the virtual
切り込み工程をこのように設定することで、円盤型カッター14を被削材ブロック21に押圧した際に、凹部30に円盤型カッター14の押圧力を集中させることができるとともに、円盤型カッター14の外周縁が円弧状の凹部30に均一に接触する。これにより、円盤型カッター14の面外方向の振動を小さくすることができるため、フィン3の欠損を防ぐとともに、溝4内のバリの発生を抑制することができる。
By setting the cutting process in this way, when the disk-
なお、前記した実施形態では、被切削金属部材20の一部である被削材ブロック21に凹部30を形成したが、ベース部材2を設けずに、被削材ブロック21のみからなる部材に対して本発明に係る凹部形成工程を行ってもよい。
In the above-described embodiment, the
1 ヒートシンク
2 ベース部材
3 フィン
4 溝
10 マルチカッター
14 円盤型カッター
15 中間部材
20 被切削金属部材
21 被削材ブロック
21a 第一稜線
21b 第二稜線
30 凹部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記被削材ブロックの表面が凸状となるように前記被削材ブロックをテーブルに固定する準備工程と、
前記マルチカッターで前記被削材ブロックの表側に複数のフィンを形成する切削工程と、を含み、
前記切削工程では、前記被削材ブロックに作用する曲げモーメントにより、前記被削材ブロックの表面に引張応力が作用した状態で切削することを特徴とする溝入れ加工方法。 A grooving method for forming a plurality of grooves by rotating a multi-cutter in which a plurality of disk-type cutters are stacked on a metal work material block,
A preparation step of fixing the work material block to a table so that the surface of the work material block is convex;
A cutting step of forming a plurality of fins on the front side of the work material block with the multi-cutter, and
The grooving method according to claim 1, wherein the cutting step includes cutting in a state in which a tensile stress is applied to a surface of the work material block by a bending moment acting on the work material block.
前記一方の稜線に対応する仮想稜線と前記円盤型カッターの回転軸とを結ぶ直線と、前記円盤型カッターの進行方向とが平行となり、かつ、前記被削材ブロックの前記仮想稜線と前記凹部の円弧の中心とを結ぶ直線と、前記円盤型カッターの進行方向とが平行となるように、前記被削材ブロックの所定の深さまで切り込む切り込み工程と、を含み、
前記切削工程では、前記円盤型カッターを前記仮想稜線から他方の稜線に向けて移動させることを特徴とする請求項1に記載の溝入れ加工方法。 A recess forming step of forming an arc-shaped recess having a radius equivalent to that of the disk-shaped cutter, along one ridge line of the work material block exhibiting a rectangular parallelepiped,
The straight line connecting the virtual ridge line corresponding to the one ridge line and the rotation axis of the disk-type cutter is parallel to the traveling direction of the disk-type cutter, and the virtual ridge line of the work material block and the concave portion A cutting process of cutting to a predetermined depth of the work material block so that a straight line connecting the center of the arc and the traveling direction of the disc-shaped cutter are parallel to each other,
2. The grooving method according to claim 1, wherein in the cutting step, the disk cutter is moved from the virtual ridge line toward the other ridge line.
前記ベース部材の表面には、前記被削材ブロックの周りに露出する露出部が形成されており、
前記被削材ブロックの表面が凸状となるように前記被切削金属部材をテーブルに固定する準備工程と、
前記マルチカッターで前記被削材ブロックの表側に複数のフィンを形成する切削工程と、を含み、
前記切削工程では、前記被切削金属部材に作用する曲げモーメントにより、前記被削材ブロックの表面に引張応力が作用した状態で切削することを特徴とする溝入れ加工方法。 Form a plurality of grooves by rotating a multi-cutter in which a plurality of disk-type cutters are stacked on a metal member to be cut, which has a work material block and a base member disposed on the bottom surface of the work material block. A grooving method to
An exposed portion that is exposed around the work material block is formed on the surface of the base member,
A preparation step for fixing the metal member to be cut to a table so that the surface of the work material block is convex;
A cutting step of forming a plurality of fins on the front side of the work material block with the multi-cutter, and
The grooving method according to claim 1, wherein in the cutting step, cutting is performed in a state in which a tensile stress is applied to the surface of the work material block by a bending moment acting on the metal member to be cut.
前記被削材ブロックの一方の稜線に対応する仮想稜線と前記円盤型カッターの回転軸とを結ぶ直線と、前記円盤型カッターの進行方向とが平行となり、かつ、前記被削材ブロックの前記仮想稜線と前記凹部の円弧の中心とを結ぶ直線と、前記円盤型カッターの進行方向とが平行となるように、前記被切削金属部材の所定の深さまで切り込む切り込み工程と、を含み、
前記切削工程では、前記円盤型カッターを前記仮想稜線から他方の稜線に向けて移動させることを特徴とする請求項5に記載の溝入れ加工方法。 A recess forming step of forming an arc-shaped recess having a radius equivalent to that of the disk-shaped cutter, along one ridge line of the work material block exhibiting a rectangular parallelepiped,
A straight line connecting a virtual ridge line corresponding to one ridge line of the work material block and a rotation axis of the disk type cutter is parallel to a traveling direction of the disk type cutter, and the virtual block of the work material block A cutting step of cutting to a predetermined depth of the metal member to be cut so that a straight line connecting the ridge line and the center of the arc of the concave portion and the traveling direction of the disc-shaped cutter are parallel,
6. The grooving method according to claim 5, wherein, in the cutting step, the disk-type cutter is moved from the virtual ridge line toward the other ridge line.
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