JP2018192554A - 切削工具 - Google Patents
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Abstract
【課題】切削加工による切削工具の側面の摩耗を抑制する。【解決手段】外周部に鋸刃が形成された略円環状の切削工具であって、両側面に凹部を有する。なお、該凹部は、格子状に配列された複数の溝によって形成されてもよい。該凹部は、円周方向に沿って環状に伸長する複数の溝によって形成されてもよい。該凹部は、該略円環状の切削工具の内周部から該外周部に向けて放射線状に伸長する複数の溝によって形成されてもよい。該凹部は、規則的に配列された複数のディンプルによって形成されてもよい。該凹部は、不規則に配列された複数の溝によって形成されてもよい。【選択図】図３
Description
本発明は、焼結前のセラミックス等の被加工物を切削加工する際に用いられる切削工具に関する。
携帯電話等に使用される半導体デバイスの一つに、積層セラミックコンデンサーがある。該積層セラミックコンデンサーは、一つの携帯電話に数百個搭載されており、日々大量に生産され、大量に消費されている。
複数枚の板状の生セラミックス（焼結前のセラミックス）を重ねて形成される積層体を、切削装置によって切削加工して複数の積層体に分割し、その後この積層体を焼結すると積層セラミックコンデンサーを製造できる。切削装置による分割を焼結後に実施すると、焼結時の高温により熱変形が生じ、該積層体の配列が歪み精密な切削が難しくなるため、分割はセラミックスの焼結前に実施する。
複数枚の上述した生セラミックスの積層体を切削装置によって分割する工程は、略円環状に形成された切削工具を装着した切削装置により実施される。生セラミックスの切削加工に用いられる切削工具として、外周に鋸刃が形成された切削工具（回転ブレード）が開示されている（特許文献１参照）。切削装置は、該切削工具を回転させて生セラミックスに切り込ませることで該生セラミックスを切削加工する。
ところで、該切削工具を用いて生セラミックス等の被加工物を繰り返し切削加工していくと、加工屑が生じる。そして、切削工具による切削加工中には、該切削工具や該被加工物に切削液が供給される。該切削液は、加工により発生した加工屑の排出や、該切削工具や該被加工物の冷却のために供給される。
しかし、切削加工で形成される切削溝と、該切削工具の側面と、の間に該加工屑が入り込むと、該切削液で該加工屑を排出するのは容易ではない。該切削溝と、該切削工具の側面と、の間に加工屑が入り込んだ状態で切削加工を継続すると、該切削工具の側面が摩耗するため問題となる。
さらに、切削加工で形成される切削溝と、該切削工具の側面と、の接触抵抗が大きく、切削工具にかかる負荷が大きいと、回転する該切削工具にうねりや歪みを生じて該切削工具が該被加工物に対して蛇行する。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、側面が摩耗しにくい切削工具を提供することである。
本発明の一態様によれば、外周部に鋸刃が形成された略円環状の切削工具であって、両側面に凹部を有することを特徴とする切削工具が提供される。
なお、本発明の一態様に係る切削工具において、該凹部は、格子状に配列された複数の溝によって形成されてもよい。該凹部は、円周方向に沿って環状に伸長する複数の溝によって形成されてもよい。該凹部は、該略円環状の切削工具の内周部から該外周部に向けて放射線状に伸長する複数の溝によって形成されてもよい。該凹部は、規則的に配列された複数のディンプルによって形成されてもよい。該凹部は、不規則に配列された複数の溝によって形成されてもよい。該凹部は、円周方向に概ね沿って伸長するらせん状の溝によって形成されてもよい。
生セラミックスの板状積層物等の被加工物を切削加工する際は、外周部に鋸刃が形成された略円環状の切削工具をその側面に垂直な軸の周りに回転させて該被加工物に切り込ませる。すると、形成された切削溝において該切削工具の側面の一部が該生セラミックスと接触して摩擦が生じる。本発明の一態様に係る切削工具は、両側面に凹部が形成されている。そのため、該切削工具の側面と、該生セラミックスと、の接触面積が小さくなり、切削抵抗が減少する。すると、回転する該切削工具にうねりや歪みが生じにくくなり、切削工具が蛇行しにくくなる。
また、本発明の一態様に係る切削工具の側面には凹部が形成されており、該切削液が該凹部を伝って該切削溝中に供給されやすくなる。そのため、切削溝に入り込んだ加工屑が切削液により排出されやすくなるから、該加工屑による該切削工具の側面の摩耗がさらに抑制される。
したがって、本発明の一態様により、側面が摩耗しにくい切削工具が提供される。
本発明に係る実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る切削工具を用いる切削装置の一例として、生セラミックス等の被加工物を切削する切削装置２を模式的に示す斜視図である。切削装置２の本体４には、該切削工具が装着された切削ユニット１０が収容されている。該切削ユニット１０の下方には、被加工物を保持する保持テーブル１２が配設されている。
切削装置２の外周を覆う外装カバー８の前面にはタッチパネル式の表示モニタ６が配設されている。表示モニタ６には、該切削装置２の稼働状況等が表示される。また、切削装置２のオペレータは、該表示モニタ６を用いて該切削装置２に対する指令を入力できる。
切削装置２の本体４の角部には、複数の被加工物を収容できるカセットを載置する載置台１４が配設されている。該載置台１４は上下方向に移動可能に構成されており、被加工物の搬送及び搬出の際に該カセットを所定の高さに位置付けられる。
載置台１４に被加工物を収容するカセットが載置されると、切削装置２は図示しない搬送機構により該カセットから被加工物を搬出し、保持テーブル１２に載せる。そして、保持テーブル１２は、図示しない吸引源からの負圧を作用させて、該被加工物を保持テーブル１２上に吸引保持する。
被加工物の切削加工時には、該切削ユニット１０は所定の高さ位置に位置付けられ、該保持テーブル１２はＸ軸方向に加工送りされる。そして、該切削ユニット１０に装着した切削工具を回転させて被加工物に切り込まると、被加工物が切削加工される。なお、該切削ユニット１０は、Ｘ軸方向に垂直なＹ軸方向に移動可能であり、Ｙ軸方向に割り出し送りされる。
ここで、図２を用いて切削ユニット１０のより詳細な構造を説明する。図２は、切削ユニット１０の構造を模式的に示す分解斜視図である。図２に示されるように、切削ユニット１０は、例えば、切削装置２の移動機構（不図示）等に固定されるスピンドルハウジング１６を備えている。スピンドルハウジング１６の内部には、前後方向（Ｙ軸方向）に伸長するスピンドル１８が回転可能に支持されている。スピンドル１８の先端部（前端部）は、スピンドルハウジング１６から前方に突出している。
スピンドル１８の先端部には、開口１８ａが形成されており、当該開口１８ａの内壁面１８ｂには、ねじ溝が設けられている。このスピンドル１８の先端部には、強磁性体を含む材料で形成された後フランジ２０が取り付けられる。後フランジ２０は、径方向外向きに延出するフランジ部２２と、フランジ部２２の表面（前面）から前方に突出するボス部２４とを含む。
フランジ部２２の中央には、フランジ部２２を前後に貫通する開口２２ａが形成されている。また、フランジ部２２の裏面（後面）側には、スピンドル１８の先端部を嵌め込むことのできる嵌合部（不図示）が形成されている。この嵌合部は、開口２２ａに対応する位置に設けられている。
フランジ部２２に形成された嵌合部にスピンドル１８の先端部を嵌め込んだ状態で、開口２２ａ及び開口１８ａに固定ボルト２６を締め込めば、後フランジ２０はスピンドル１８に固定される。なお、固定ボルト２６の外周面２６ａには、開口１８ａのねじ溝に対応するねじ山が設けられている。
フランジ部２２の外周側の表面は、切削工具２８の裏側の側面に当接する当接面２２ｂとなっている。この当接面２２ｂは、スピンドル１８の軸心方向（Ｙ軸方向）から見て円環状に形成されている。ボス部２４は円筒状に形成されており、その外周面２４ａには、ねじ山が設けられている。
切削工具２８の中央には、ボス部２４が挿通される円形の開口２８ａが形成されており、この開口２８ａにボス部２４を挿通することで、切削工具２８は、後フランジ２０に取り付けられる。
後フランジ２０に切削工具２８を取り付けた状態で、切削工具２８の表側の側面には、円環状の前フランジ３０が装着される。前フランジ３０の中央には、開口３０ａが形成されており、この開口３０ａに後フランジ２０のボス部２４が嵌め込まれる。なお、前フランジ３０の外周側の裏面は、切削工具２８の表側の側面と当接する当接面（不図示）となっている。この当接面は、後フランジ２０の当接面２２ｂと対応する位置に設けられている。
前フランジ３０を装着した後には、ボス部２４の先端に円環状の固定ナット３２を締め込む。これにより、前フランジ３０は後フランジ２０側に押し付けられ、切削工具２８は、後フランジ２０と前フランジ３０とで挟持される。なお、固定ナット３２には、開口３２ａが形成されており、この開口３２ａの内壁面３２ｂには、ねじ溝が設けられている。
スピンドルハウジング１６の前面には、スピンドル１８に装着された切削工具２８等を収容するブレードカバー３４が設けられている。ブレードカバー３４は、スピンドルハウジング１６の前面に固定されたブレードカバー本体３６と、ブレードカバー本体３６に対して左右方向（Ｘ軸方向）にスライド可能なスライドカバー３８とで構成されている。
スライドカバー３８は、エアシリンダ４０を介してブレードカバー本体３６に連結されており、連結具４２を通じて供給されるエアでスライドする。切削工具２８をスピンドル１８に装着した後に、スライドカバー３８をスライドさせてブレードカバー３４を閉じれば、切削工具２８をブレードカバー３４の内側に収容できる。
スライドカバー３８には、切削工具２８の下部を前後に挟む略Ｌ字状の一対のノズル４４が固定されている。ノズル４４には、スライドカバー３８に設けられた連結具４６を通じて切削水が供給される。ノズル４４の先端側には、切削工具２８と対向するように複数のスリット（不図示）が形成されている。該複数のスリットを通じて切削水が供給される。
一方、ブレードカバー本体３６には、切削工具２８に切削水を供給するための供給孔（不図示）が設けられている。この供給孔は、ブレードカバー本体３６に設けられた連結具４８と接続されており、連結具４８を通じて該供給孔から切削水が供給される。
次に、切削工具２８について、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を用いて説明する。図３（Ａ）は、本実施形態に係る切削工具の一例を模式的に示す側面図である。
図３（Ａ）に示す通り、本実施形態に係る略円環状の切削工具５０ａの中央には、上述のボス部２４に挿通される円形の開口５２ａが形成されている。切削工具５０ａの外周には、鋸刃５４ａが形成されている。上述のスピンドル１８が回転すると、切削ユニット１０に装着された切削工具５０ａが回転する。回転する切削工具５０ａの先端が被加工物に接触すると、鋸刃５４ａにより被加工物は切削加工される。
切削工具５０ａは、例えば、超硬合金からなるメタルソーである。また、切削工具５０ａは、例えば、金属とセラミックスとの複合材料（サーメット）を有し、炭化チタン（ＴｉＣ）や窒化チタン（ＴｉＮ）を主成分とするチタン化合物にバインダーとしてニッケルやコバルトを混合させた材料が用いられてもよい。コバルトの含有量により切削工具の剛性と靭性とを調整できる。
本実施形態に係る切削工具５０ａの両側面には、凹部５６ａが形成されている。該凹部５６ａは、例えば、切削工具５０ａに対する切削加工や、ウェットエッチング等の方法により形成される。図３（Ａ）に示す通り、凹部５６ａは、例えば、切削工具５０ａの側面に格子状に形成された複数の溝により構成される。
切削工具を用いて被加工物を切削加工すると、切削加工で形成される切削溝において、該切削工具の側面の一部が被加工物と接触して摩擦が生じる。摩擦による切削抵抗が大きく切削工具にかかる負荷が大きい場合、回転する該切削工具にうねりや歪みを生じて該切削工具が該被加工物に対して蛇行するとの問題を生じる。
その一方で、本実施形態に係る切削工具５０ａでは側面に凹部５６ａが形成されているため、該被加工物に接触する面積が小さくなる。該切削工具５０ａの側面と、該被加工物と、の接触面積が小さくなると切削抵抗が減少し、回転する該切削工具にうねりや歪みが生じにくくなるため、切削工具の蛇行が抑制される。
ところで、切削工具５０ａを用いた被加工物の加工時には、該切削工具５０ａや該被加工物に切削液が供給される。該切削液は、加工により発生した加工屑の排出や、該切削工具５０ａや該被加工物の冷却のために供給される。該切削工具５０ａの側面と、該切削工具５０ａにより該被加工物に形成された切削溝と、の間に該加工屑が滞留すると、該加工屑により該切削工具５０ａの側面に摩耗が生じる場合がある。しかし、切削溝と、該切削工具と、の間には切削液を供給しにくいため該加工屑が排出されにくい。
本実施形態に係る切削工具５０ａの側面には凹部５６ａが形成されており、該切削液が該凹部５６ａを伝って被加工物に形成された切削溝中に供給されやすくなる。そのため、加工により生じた加工屑が切削液により排出されやすくなるから、該加工屑による該切削工具５０ａの側面の摩耗がさらに抑制される。
図３（Ａ）に示された切削工具５０ａの場合、凹部５６ａは、第１の方向に伸長する複数の溝と、該第１の方向に直交する第２の方向に伸長する複数の溝と、から構成されるため、形成が容易である。
なお、切削工具５０ａの側面に形成される凹部は、他の形状に形成されてもよい。図３（Ｂ）は、本実施形態に係る切削工具の他の一例を模式的に示す側面図である。切削工具５０ａと同様に、図３（Ｂ）に示される切削工具５０ｂの中央には開口５２ｂが形成され、外周部には鋸刃５４ｂが形成されている。また、切削工具５０ｂの側面には、円周方向に沿って環状に伸長する複数の溝によって形成された凹部５６ｂが形成されている。
円周方向に沿って環状に伸長する複数の溝によって該側面に形成された凹部５６ｂは、切削工具５０ｂの回転方向に沿って伸長するため、該凹部５６ｂの有無が切削工具５０ｂの回転に影響を与えにくい。
また、図４（Ａ）は、本実施形態に係る切削工具の他の一例を模式的に示す側面図である。図４（Ａ）に示される略円環状の切削工具５０ｃの中央には開口５２ｃが形成され、外周部には鋸刃５４ｃが形成されている。また、切削工具５０ｃの側面には、該切削工具５０ｃの内周部から該外周部に向けて放射線状に伸長する複数の溝によって形成された凹部５６ｃが形成されている。
該切削工具５０ｃの側面に内周部の開口５２ｃから外周部の鋸刃５４ｃに向けて放射線状に伸長する複数の溝によって構成される凹部５６ｃが形成されていると、該切削工具５０ｃが消耗したときに該切削工具５０ｃの側面と、被加工物と、の接触面積が変化しにくい形状であるためであるため、該切削工具５０ｃの消耗に影響されず切削加工を安定的に実施できる。
また、図４（Ｂ）は、本実施形態に係る切削工具の他の一例を模式的に示す側面図である。図４（Ｂ）に示される略円環状の切削工具５０ｄの中央には開口５２ｄが形成され、外周部には鋸刃５４ｄが形成されている。また、切削工具５０ｄの側面には、規則的に配列された複数のディンプルによって形成された凹部５６ｄが形成されている。
該切削工具５０ｄの側面に規則的に配列された複数のディンプルによって形成された凹部５６ｄが形成されている場合、該側面の最表面は該凹部５６ｄにより分断されない。そのため、切削工具５０ｄに凹部５６ｄが形成されても該切削工具５０ｄの強度は低下しにくい。
また、図５は、本実施形態に係る切削工具の他の一例を模式的に示す側面図である。図５に示される略円環状の切削工具５０ｅの中央には開口５２ｅが形成され、外周部には鋸刃５４ｅが形成されている。また、切削工具５０ｅの側面には、円周方向に概ね沿って伸長するらせん状の溝によって形成された凹部５６ｅが形成されている。
該円周方向に概ね沿って伸長するらせん状の溝によって形成された該凹部５６ｅは、全体として連続して該切削工具５０ｅの側面に形成される。そのため、該凹部５６ｅは、比較的容易に形成しやすい。
なお、本発明は、上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、切削工具の側面に形成される凹部は特定の規則性を有する形状に形成されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明の一態様に係る切削工具の側面に形成される該凹部は、不規則に配列された複数の溝によって形成されてもよい。不規則に配列された複数の溝は、その配置に特定の周期性がないため、該溝の配置の周期性に起因する影響等が生じにくい。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
２ 切削装置
４ 本体
６ 表示モニタ
８ 外装カバー
１０ 切削ユニット
１２ 保持テーブル
１４ 載置台
１６ スピンドルハウジング
１８ スピンドル
１８ａ 開口
２０ 後フランジ
２２ フランジ部
２２ａ 開口
２２ｂ 当接面
２４ ボス部
２６ 固定ボルト
２６ａ 外周面
２８，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ 切削工具
２８ａ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ 開口
３０ 前フランジ
３０ａ 開口
３２ 固定ナット
３２ａ 開口
３２ｂ 内壁面
３４ ブレードカバー
３６ ブレードカバー本体
３８ スライドカバー
４０ エアシリンダ
４２ 連結具
４４ ノズル
４６ 連結具
４８ 連結具
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ 鋸刃
５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ，５６ｅ 凹部
４ 本体
６ 表示モニタ
８ 外装カバー
１０ 切削ユニット
１２ 保持テーブル
１４ 載置台
１６ スピンドルハウジング
１８ スピンドル
１８ａ 開口
２０ 後フランジ
２２ フランジ部
２２ａ 開口
２２ｂ 当接面
２４ ボス部
２６ 固定ボルト
２６ａ 外周面
２８，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ 切削工具
２８ａ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ 開口
３０ 前フランジ
３０ａ 開口
３２ 固定ナット
３２ａ 開口
３２ｂ 内壁面
３４ ブレードカバー
３６ ブレードカバー本体
３８ スライドカバー
４０ エアシリンダ
４２ 連結具
４４ ノズル
４６ 連結具
４８ 連結具
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ 鋸刃
５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ，５６ｅ 凹部
Claims (7)
- 外周部に鋸刃が形成された略円環状の切削工具であって、
両側面に凹部を有することを特徴とする切削工具。 - 該凹部は、格子状に配列された複数の溝によって形成されることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
- 該凹部は、円周方向に沿って環状に伸長する複数の溝によって形成されることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
- 該凹部は、該略円環状の切削工具の内周部から該外周部に向けて放射線状に伸長する複数の溝によって形成されることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
- 該凹部は、規則的に配列された複数のディンプルによって形成されることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
- 該凹部は、不規則に配列された複数の溝によって形成されることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
- 該凹部は、円周方向に概ね沿って伸長するらせん状の溝によって形成されることを特徴とする請求項１記載の切削工具。
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