JP2019098414A - Water-soluble mist working drill - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水溶性ミスト加工用ドリルに関する。 The present invention relates to a water soluble mist processing drill.
特開２００５−１４４６３０号公報（特許文献１）には、最少量潤滑剤（ＭＱＬ：Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｑｕａｎｔｉｔｙ Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ）によって穴あけ加工を行うシンニングドリルが記載されている。当該シンニングドリルは、中心側切刃と、外周側切刃とを有しており、ドリル直径の０．３倍から０．４倍の範囲内において、軸心と平行な断面における中心側切刃のすくい角は−５°から＋５°の範囲とされている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-144630 (Patent Document 1) describes a thinning drill that performs drilling with a minimum amount of lubricant (MQL: Minimum Quantity Lubrication). The thinning drill has a central cutting edge and an outer peripheral cutting edge, and the central cutting edge in a cross section parallel to the axial center within a range of 0.3 to 0.4 times the drill diameter. The rake angle is in the range of -5 ° to + 5 °.
多量の水溶性潤滑剤を用いて切削加工を行う場合には、被削材の溶着の発生は比較的少ない。しかしながら、ＭＱＬ加工法を用いて切削加工を行う場合には、被削材の溶着を十分に抑制することが困難である。 When cutting is performed using a large amount of water-soluble lubricant, the occurrence of welding of the work material is relatively small. However, when cutting using the MQL processing method, it is difficult to sufficiently suppress welding of the work material.
本発明の一態様の目的は、水溶性ミスト加工において被削材の溶着を抑制可能な水溶性ミスト加工用ドリルを提供することである。 The objective of one aspect of this invention is to provide the drill for water-soluble mist processing which can suppress welding of a workpiece in water-soluble mist processing.
本発明の一態様に係る水溶性ミスト加工用ドリルは、すくい面と、逃げ面と、外周面とを備えている。逃げ面は、すくい面と連なる。外周面は、すくい面および逃げ面の双方に連なる。すくい面と逃げ面との稜線は、切刃を構成する。外周面は、２以上のマージンと、２以上のマージンの間に設けられた中間領域とを含む。中間領域には、側部と、側部に連なる底部とにより規定され、かつ底部の最大径が０．５μｍ以上１μｍ以下である凹部が設けられている。側部は、ダイヤモンドライクカーボン膜により構成されている。底部は、ダイヤモンドライクカーボン膜から露出した基材により構成されている。ダイヤモンドライクカーボン膜と基材との境界面に対して垂直な方向から見て、凹部の数は、２００μｍ×２００μｍの正方領域あたり８００個以上である。 The water-soluble mist processing drill according to one aspect of the present invention includes a rake surface, a flank surface, and an outer peripheral surface. The flank faces the rake face. The outer peripheral surface is connected to both the rake surface and the flank surface. The ridge line between the rake face and the flank forms a cutting edge. The outer circumferential surface includes two or more margins and an intermediate region provided between the two or more margins. The middle region is provided with a recess which is defined by the side portion and the bottom portion connected to the side portion, and the maximum diameter of the bottom portion is 0.5 μm or more and 1 μm or less. The side portion is formed of a diamond-like carbon film. The bottom portion is formed of the substrate exposed from the diamond-like carbon film. When viewed in the direction perpendicular to the interface between the diamond-like carbon film and the base, the number of recesses is 800 or more per 200 μm × 200 μm square area.
本発明の一態様によれば、水溶性ミスト加工において被削材の溶着を抑制可能な水溶性ミスト加工用ドリルを提供することができる。 According to an aspect of the present invention, it is possible to provide a water soluble mist processing drill capable of suppressing welding of a work material in water soluble mist processing.
［本発明の実施形態の概要］
まず、本発明の実施形態の概要について説明する。
[Overview of the embodiment of the present invention]
First, an outline of an embodiment of the present invention will be described.
（１）本発明の一態様に係る水溶性ミスト加工用ドリル１００は、すくい面１０と、逃げ面２０と、外周面４とを備えている。逃げ面２０は、すくい面１０と連なる。外周面４は、すくい面１０および逃げ面２０の双方に連なる。すくい面１０と逃げ面２０との稜線は、切刃９を構成する。外周面４は、２以上のマージン１、２と、２以上のマージンの間に設けられた中間領域３とを含む。中間領域３には、側部６ｃと、側部６ｃに連なる底部５ａとにより規定され、かつ底部５ａの最大径Ｗ２が０．５μｍ以上１μｍ以下である凹部７が設けられている。側部６ｃは、ダイヤモンドライクカーボン膜６により構成されている。底部５ａは、ダイヤモンドライクカーボン膜６から露出した基材５により構成されている。ダイヤモンドライクカーボン膜６と基材５との境界面６ｂに対して垂直な方向から見て、凹部７の数は、２００μｍ×２００μｍの正方領域あたり８００個以上である。 (1) The water-soluble mist processing drill 100 according to one aspect of the present invention includes a rake face 10, a flank face 20, and an outer circumferential face 4. The flank 20 is connected to the rake face 10. The outer circumferential surface 4 is continuous with both the rake face 10 and the flank face 20. The ridge line between the rake face 10 and the flank face 20 constitutes a cutting edge 9. The outer circumferential surface 4 includes two or more margins 1 and 2 and an intermediate region 3 provided between the two or more margins. The middle region 3 is provided with a recess 7 which is defined by the side portion 6c and the bottom portion 5a connected to the side portion 6c, and the maximum diameter W2 of the bottom portion 5a is 0.5 μm or more and 1 μm or less. The side portion 6 c is formed of the diamond-like carbon film 6. The bottom 5 a is formed of the base material 5 exposed from the diamond like carbon film 6. When viewed in the direction perpendicular to the interface 6 b between the diamond-like carbon film 6 and the base material 5, the number of recesses 7 is 800 or more per 200 μm × 200 μm square area.
上記（１）に係る水溶性ミスト加工用ドリル１００によれば、２以上のマージンの間に設けられた中間領域３において、底部５ａがダイヤモンドライクカーボン膜６から露出した基材５により構成されている凹部７が設けられている。凹部７の数は、２００μｍ×２００μｍの正方領域あたり８００個以上である。ミスト状の水溶性潤滑剤は、超硬合金などの基材の表面に吸着しやすい性質を有する。そのため、ミスト状の水溶性潤滑剤が、基材が露出した底部を有する凹部内に入り込む。結果として、中間領域の表面は、ダイヤモンドライクカーボンとミスト状の水溶性潤滑剤が溜まった凹部とにより構成される。これにより、潤滑性を向上することができると考えられる。よって、中間領域に被削材の切屑が溶着することを抑制することができる。 According to the water soluble mist processing drill 100 according to the above (1), in the intermediate region 3 provided between the two or more margins, the bottom portion 5 a is constituted by the base material 5 exposed from the diamond like carbon film 6 A recess 7 is provided. The number of recesses 7 is 800 or more per square area of 200 μm × 200 μm. The mist-like water-soluble lubricant has a property of being easily adsorbed to the surface of a substrate such as cemented carbide. Therefore, the mist-like water-soluble lubricant intrudes into the recess having the bottom where the base material is exposed. As a result, the surface of the intermediate region is constituted by the diamond-like carbon and the concave portion in which the mist-like water-soluble lubricant is accumulated. It is believed that this can improve the lubricity. Therefore, welding of the chips of the work material to the intermediate region can be suppressed.
（２）上記（１）に係る水溶性ミスト加工用ドリル１００において、ダイヤモンドライクカーボン膜６の厚みＨは、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であってもよい。 (2) In the water-soluble mist processing drill 100 according to (1), the thickness H of the diamond-like carbon film 6 may be 0.1 μm or more and 1.0 μm or less.
（３）上記（１）または（２）に係る水溶性ミスト加工用ドリル１００において、ダイヤモンドライクカーボン膜６には、境界面６ｂに対して垂直な方向から見て、最大径Ｗ１が１μｍ以上２０μｍ以下の凸部８が設けられていてもよい。凸部８の数は、２００μｍ×２００μｍの正方領域あたり、１個以上２０個以下であってもよい。これにより、切削中に被削材の切屑が凸部に引っ掛かることを抑制することができる。結果として、中間領域に被削材の切屑が溶着することをさらに抑制することができる。 (3) In the water-soluble mist processing drill 100 according to the above (1) or (2), the diamond like carbon film 6 has a maximum diameter W1 of 1 μm to 20 μm when viewed from the direction perpendicular to the boundary surface 6b. The following convex part 8 may be provided. The number of convex portions 8 may be 1 or more and 20 or less per square area of 200 μm × 200 μm. Thereby, it can be suppressed that chips of the work material are caught on the convex portion during cutting. As a result, welding of chips of the work material to the intermediate region can be further suppressed.
［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面に基づいて本発明の実施形態（以降、本実施形態と称する）の詳細について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
Details of the Embodiment of the Present Invention
Hereinafter, the details of an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment) will be described based on the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
まず、本実施形態に係る水溶性ミスト加工用ドリルの構成について説明する。水溶性ミスト加工とは、ＭＱＬを用いた加工方法の一種であり、具体的には、水溶性の潤滑剤を霧状にして噴射し、潤滑剤の使用量を最少限度に抑えながら被削材を加工する方法である。 First, the configuration of the water-soluble mist processing drill according to the present embodiment will be described. Water-soluble mist processing is a type of processing method using MQL, and specifically, a water-soluble lubricant is atomized and sprayed to reduce the amount of lubricant used to a minimum while the work material is cut Is a method of processing
図１、図２および図３に示されるように、本実施形態に係る水溶性ミスト加工用ドリル１００は、すくい面１０と、逃げ面２０と、外周面４と、シンニング面５０と、後方逃げ面１２と、先端部１５と、後端部１６と、シャンク１３とを主に有している。逃げ面２０は、すくい面１０と連なる。すくい面１０と逃げ面２０との稜線は、切刃９を構成する。外周面４は、すくい面１０および逃げ面２０の双方に連なる。シンニング面５０は、逃げ面２０に対して外周面４と反対側に設けられている。シンニング面５０は、逃げ面２０およびすくい面１０の双方に連なる。 As shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3, the water-soluble mist processing drill 100 according to the present embodiment has a rake face 10, a flank face 20, an outer circumferential face 4, a thinning face 50 and a rear relief. It mainly comprises a surface 12, a tip 15, a rear end 16 and a shank 13. The flank 20 is connected to the rake face 10. The ridge line between the rake face 10 and the flank face 20 constitutes a cutting edge 9. The outer circumferential surface 4 is continuous with both the rake face 10 and the flank face 20. The thinning surface 50 is provided on the side opposite to the outer circumferential surface 4 with respect to the flank surface 20. The thinning surface 50 is connected to both the flank 20 and the rake 10.
ドリル１００は、軸線Ａの周りを回転可能に構成されている。外周面４は、先端部１５側から後端部１６に向かって軸線Ａの周りを螺旋状に延在している。後方逃げ面１２は、逃げ面２０に対して回転方向の後方に配置されている。後方逃げ面１２は、逃げ面２０に連なる。シンニング面５０は、後方逃げ面１２に対して回転方向の後方に配置されている。後方逃げ面１２は、逃げ面２０に対して傾斜している。後方逃げ面１２は、後方逃げ面１２および逃げ面２０の境界部から後端部１６に向かって延在していてもよい。シンニング面５０は、後方逃げ面１２およびシンニング面５０の境界部から後端部１６に向かって延在していてもよい。 The drill 100 is configured to be rotatable about an axis A. The outer circumferential surface 4 spirally extends around the axis A from the tip end 15 toward the rear end 16. The rear flank 12 is disposed behind the flank 20 in the rotational direction. The rear flank 12 continues to the flank 20. The thinning surface 50 is disposed rearward in the rotational direction with respect to the rear flank 12. The rear flank 12 is inclined with respect to the flank 20. The rear flank 12 may extend from the boundary of the rear flank 12 and the flank 20 towards the rear end 16. The thinning surface 50 may extend from the boundary between the rear flank 12 and the thinning surface 50 toward the rear end 16.
水溶性ミスト供給孔１１は、たとえば後方逃げ面１２とシンニング面５０との境界部に設けられている。言い換えれば、水溶性ミスト供給孔１１は、後方逃げ面１２およびシンニング面５０の双方に開口している。水溶性ミスト供給孔１１は、後方逃げ面１２のみに開口するように後方逃げ面１２に設けられていてもよいし、シンニング面５０のみに開口するようにシンニング面５０に設けられていてもよい。水溶性ミスト供給孔１１は、シャンク１３の内部を延在して後端部１６に開口していてもよい。 The water-soluble mist supply hole 11 is provided, for example, at the boundary between the rear flank 12 and the thinning surface 50. In other words, the water-soluble mist supply hole 11 opens to both the rear flank 12 and the thinning surface 50. The water-soluble mist supply hole 11 may be provided on the rear flank 12 so as to open only to the rear flank 12, or may be provided on the thinning surface 50 so as to open only on the thinning surface 50. . The water-soluble mist supply hole 11 may extend inside the shank 13 and open at the rear end portion 16.
図１および図３に示されるように、外周面４は、２以上のマージン１、２と、中間領域３とを含む。２以上のマージンは、たとえば第１マージン部１と、第２マージン部２とを有する。第１マージン部１は、たとえば逃げ面２０に連なっている。第２マージン部２は、たとえばシンニング面５０に連なっている。マージンとは、軸線Ａに平行な方向から見て、径方向に突出した部分である。第１マージン部１および第２マージン部２の各々は、互いに離間している。第１マージン部１および第２マージン部２の各々は、先端部１５側から後端部１６に向かって軸線Ａの周りを螺旋状に延在している。マージンの数は、１つの切刃９に対して２以上である。本実施形態においては、切刃９が２つであり、マージンは４つである。 As shown in FIGS. 1 and 3, the outer circumferential surface 4 includes two or more margins 1 and 2 and an intermediate region 3. The two or more margins have, for example, a first margin 1 and a second margin 2. The first margin portion 1 is connected to, for example, the flank 20. The second margin 2 is connected to the thinning surface 50, for example. The margin is a portion projecting in the radial direction when viewed from the direction parallel to the axis A. Each of the first margin portion 1 and the second margin portion 2 is separated from each other. Each of the first margin portion 1 and the second margin portion 2 spirally extends around the axis A from the tip end 15 side toward the rear end 16. The number of margins is two or more for one cutting edge 9. In the present embodiment, the number of cutting edges 9 is two and the margin is four.
中間領域３は、２以上のマージンの間に設けられている。中間領域３は、たとえば外周面４に設けられた溝である。中間領域３は、第１マージン部１および第２マージン部２の各々の外周面部に対して、軸線Ａ側に窪んだ部分である。中間領域３は、先端部１５側から後端部１６側に向かって軸線Ａの周りを螺旋状に延在している。中間領域３は、たとえば後方逃げ面１２に連なっている。 The middle region 3 is provided between two or more margins. Intermediate region 3 is, for example, a groove provided on outer peripheral surface 4. The intermediate region 3 is a portion recessed toward the axis A with respect to the outer peripheral surface of each of the first margin portion 1 and the second margin portion 2. The intermediate region 3 spirally extends around the axis A from the tip end 15 toward the rear end 16. The middle region 3 is connected to, for example, the rear flank 12.
図４および図５に示されるように、中間領域３には、凹部７が設けられている。図５に示されるように、凹部７は、側部６ｃと底部５ａとにより規定されている。底部５ａは、側部６ｃに連なる。図４および図５に示されるように、底部５ａの最大径Ｗ２は、０．５μｍ以上１μｍ以下である。凹部７の数は、少なくとも１個以上である。側部６ｃは、ダイヤモンドライクカーボン膜６により構成されている。底部５ａは、ダイヤモンドライクカーボン膜６から露出した基材５により構成されている。図４に示されるように、凹部７を構成する底部５ａの形状は、略円形である。ダイヤモンドライクカーボン膜６と基材５との境界面６ｂに対して垂直な方向から見て、凹部７の数は、２００μｍ×２００μｍの正方領域あたり８００個以上である。凹部７の数は、２００μｍ×２００μｍの正方領域あたり、８５０個以上であってもよいし、９００個以上であってもよい。 As shown in FIGS. 4 and 5, the intermediate region 3 is provided with a recess 7. As shown in FIG. 5, the recess 7 is defined by the side 6c and the bottom 5a. The bottom 5a continues to the side 6c. As shown in FIGS. 4 and 5, the maximum diameter W2 of the bottom 5a is 0.5 μm or more and 1 μm or less. The number of the recesses 7 is at least one or more. The side portion 6 c is formed of the diamond-like carbon film 6. The bottom 5 a is formed of the base material 5 exposed from the diamond like carbon film 6. As shown in FIG. 4, the shape of the bottom portion 5 a constituting the recess 7 is substantially circular. When viewed in the direction perpendicular to the interface 6 b between the diamond-like carbon film 6 and the base material 5, the number of recesses 7 is 800 or more per 200 μm × 200 μm square area. The number of concave portions 7 may be 850 or more, or 900 or more per square area of 200 μm × 200 μm.
図５に示されるように、水溶性ミスト加工用ドリル１００は、基材５と、基材５上に設けられたダイヤモンドライクカーボン膜６とにより構成されている。基材５は、たとえばＷＣ（炭化タングステン）等の粉末と、Ｃｏ（コバルト）等の結合剤とを含む焼結体である超硬合金である。なお、基材５は、超硬合金に限られるものではなく、たとえばサーメットまたはセラミックス等であってもよい。断面視において、ダイヤモンドライクカーボン膜６の厚みＨは、たとえば０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。厚みＨは、たとえば０．１５μｍ以上０．９５μｍ以下であってもよいし、０．２０μｍ以上０．９０μｍ以下であってもよい。ダイヤモンドライクカーボン膜６は、たとえばアモルファス構造を有している。 As shown in FIG. 5, the water-soluble mist processing drill 100 is composed of a base material 5 and a diamond like carbon film 6 provided on the base material 5. The base material 5 is a cemented carbide which is a sintered body including, for example, a powder such as WC (tungsten carbide) and a binder such as Co (cobalt). The base material 5 is not limited to cemented carbide, and may be, for example, cermet or ceramics. In a cross sectional view, thickness H of diamond-like carbon film 6 is, for example, not less than 0.1 μm and not more than 1.0 μm. Thickness H may be, for example, 0.15 μm or more and 0.95 μm or less, or may be 0.20 μm or more and 0.90 μm or less. The diamond like carbon film 6 has, for example, an amorphous structure.
図５に示されるように、ダイヤモンドライクカーボン膜６は、基材５と接する境界面６ｂと反対側の表面６ａを有している。断面視において、表面６ａから境界面６ｂに向かうにつれて凹部７の幅が小さくなっていてもよい。断面視において、凹部７を構成する側部６ｃは、円弧状の部分を有していてもよい。側部６ｃは、内側に凹む曲面であってもよい。底部５ａは、境界面６ｂに連なっていてもよい。 As shown in FIG. 5, the diamond-like carbon film 6 has a surface 6 a opposite to the interface 6 b in contact with the substrate 5. In the cross sectional view, the width of the recess 7 may be reduced from the surface 6a toward the boundary surface 6b. In the cross-sectional view, the side portion 6c constituting the recess 7 may have an arc-shaped portion. The side portion 6c may be a curved surface recessed inward. The bottom 5a may be connected to the boundary surface 6b.
図４および図６に示されるように、中間領域３上のダイヤモンドライクカーボン膜６の領域には、凸部８が設けられていてもよい。境界面６ｂに対して垂直な方向から見て、凸部８の最大径Ｗ１は、１μｍ以上２０μｍ以下である。凸部８の数は、２００μｍ×２００μｍの正方領域あたり、たとえば１個以上２０個以下である。凸部８の数は、２００μｍ×２００μｍの正方領域あたり、２個以上１８個以下であってもよいし、４個以上１６個以下であってもよい。 As shown in FIG. 4 and FIG. 6, the convex portion 8 may be provided in the region of the diamond like carbon film 6 on the intermediate region 3. When viewed from the direction perpendicular to the boundary surface 6b, the maximum diameter W1 of the convex portion 8 is 1 μm to 20 μm. The number of convex portions 8 is, for example, 1 or more and 20 or less per square area of 200 μm × 200 μm. The number of the convex portions 8 may be 2 or more and 18 or less or 4 or more and 16 or less per square area of 200 μm × 200 μm.
図６に示されるように、凸部８は、ダイヤモンドライクカーボン膜６の表面６ａから基材５と反対側に突出している。凸部８は、たとえばＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて基材５上にダイヤモンドライクカーボン膜６を形成する際に発生するドロップレットである。ドロップレットは、たとえば複数の炭素原子が集まって形成されたクラスターである。ドロップレットは、炭素原子以外の原子を核にして、当該核の周りに炭素原子が集まったものであってもよい。凸部８は、球面状の表面部分を有してもよい。断面視において、凸部８は、基材５に向かうにつれて凸部８の径が大きくなる部分を有していてもよい。２００μｍ×２００μｍの正方領域あたりの凸部８の数は、当該正方領域あたりの凹部７の数よりも少なくてもよい。 As shown in FIG. 6, the projections 8 project from the surface 6 a of the diamond-like carbon film 6 to the side opposite to the substrate 5. The convex portion 8 is a droplet generated when the diamond like carbon film 6 is formed on the base material 5 using, for example, a PVD (Physical Vapor Deposition) method. A droplet is, for example, a cluster formed by gathering a plurality of carbon atoms. The droplet may have atoms other than carbon atoms as its core and carbon atoms gathered around the nucleus. The convex portion 8 may have a spherical surface portion. In the cross-sectional view, the convex portion 8 may have a portion in which the diameter of the convex portion 8 increases toward the base material 5. The number of convex portions 8 per square area of 200 μm × 200 μm may be smaller than the number of concave portions 7 per square area.
次に、凹部の測定方法について説明する。
凹部７は、たとえばＪＥＯＬ社製の走査電子顕微鏡（型番：ＪＳＭ−６６１０Ａ）の反射電子画像を用いて測定することができる。図７は、本実施形態に係る水溶性ミスト加工用ドリル１００の中間領域３の一部を撮影した反射電子画像である。反射電子は、試料を構成する物質の原子番号が大きい程、多く放出される。そのため、反射電子画像においては、重い原子で構成された部分は明るく表示され、軽い原子で構成された部分は暗く表示される。つまり、反射電子画像においては、試料の組成の違いを識別することができる。図７において、明るく表示されている部分は、超硬合金が露出している部分である。反対に、暗く表示されている部分は、ダイヤモンドライクカーボンが残っている部分である。当該反射電子画像を用いて、明るく表示されている領域を凹部として特定することができる。当該反射電子画像を用いて凹部７の数を算出することにより、２００μｍ×２００μｍの正方領域あたりの凹部７の数を算出することができる。
Next, a method of measuring the concave portion will be described.
The recess 7 can be measured, for example, using a reflection electron image of a scanning electron microscope (model number: JSM-6610A) manufactured by JEOL. FIG. 7 is a reflected electron image of a part of the intermediate region 3 of the water-soluble mist processing drill 100 according to the present embodiment. Reflected electrons are emitted more frequently as the atomic number of the material constituting the sample is larger. Therefore, in the backscattered electron image, the part composed of heavy atoms is displayed brightly, and the part composed of light atoms is displayed dark. That is, in the reflection electron image, it is possible to identify the difference in the composition of the sample. In FIG. 7, a brightly displayed portion is a portion where the cemented carbide is exposed. On the contrary, the darkened part is the part where diamond like carbon remains. An area displayed bright can be specified as a recess by using the reflected electron image. By calculating the number of recesses 7 using the reflected electron image, the number of recesses 7 per square area of 200 μm × 200 μm can be calculated.
次に、凸部の測定方法について説明する。
凸部８は、たとえばＪＥＯＬ社製の走査電子顕微鏡（型番：ＪＳＭ−６６１０Ａ）の二次電子画像を用いて測定することができる。図８は、本実施形態に係る水溶性ミスト加工用ドリル１００の中間領域３の一部を撮影した二次電子画像である。二次電子は、試料を構成する原子の価電子が放出されたものである。二次電子は、エネルギーが極めて小さいため、試料の表面付近で生成されたものだけが試料の外に放出される。そのため、二次電子画像においては、試料の表面形状を識別することができる。図８において、明るく表示されている丸い領域は、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面が突出した部分である。当該反射電子画像を用いて、明るく表示されている丸い領域を凸部として特定することができる。当該反射電子画像を用いて凸部８の数を算出することにより、２００μｍ×２００μｍの正方領域あたりの凸部８の数を算出することができる。なお、図８の測定領域は、図７の測定領域と同じである。
Next, a method of measuring the convex portion will be described.
The convex portion 8 can be measured, for example, using a secondary electron image of a scanning electron microscope (model number: JSM-6610A) manufactured by JEOL. FIG. 8 is a secondary electron image obtained by capturing a part of the intermediate region 3 of the water-soluble mist processing drill 100 according to the present embodiment. The secondary electrons are ones from which valence electrons of atoms constituting the sample are emitted. Since the secondary electrons have very small energy, only those generated near the surface of the sample are released out of the sample. Therefore, in the secondary electron image, the surface shape of the sample can be identified. In FIG. 8, the brightly displayed round area is a portion where the surface of the diamond-like carbon film protrudes. The reflected electron image can be used to identify a brightly displayed round area as a protrusion. By calculating the number of convex portions 8 using the reflected electron image, the number of convex portions 8 per square area of 200 μm × 200 μm can be calculated. The measurement area in FIG. 8 is the same as the measurement area in FIG.
次に、本実施形態に係る水溶性ミスト加工用ドリルの製造方法について説明する。
まず、ドリルの基材が準備される。ドリルの基材の材料は、たとえば超硬合金である。次に、基材の表面にダイヤモンドライクカーボン膜が形成される。ダイヤモンドライクカーボン膜は、たとえばＰＶＤ法を用いて形成される。たとえば基材が、真空チャンバの内部に配置される。真空チャンバ内でアーク放電を発生させることで、原料となるグラファイトのターゲットの表面から炭素イオンが発生する。炭素イオンが基材の表面に堆積することにより、基材上にダイヤモンドライクカーボン膜が形成される。
Next, a method of manufacturing the water-soluble mist processing drill according to the present embodiment will be described.
First, a drill base is prepared. The material of the drill base is, for example, cemented carbide. Next, a diamond like carbon film is formed on the surface of the substrate. The diamond-like carbon film is formed, for example, using a PVD method. For example, a substrate is disposed inside the vacuum chamber. By generating an arc discharge in the vacuum chamber, carbon ions are generated from the surface of the target of graphite serving as a raw material. The carbon ions are deposited on the surface of the substrate to form a diamond like carbon film on the substrate.
ダイヤモンドライクカーボン膜の成膜工程において、複数の炭素原子が集まったドロップレットがアークスポットから発生する場合がある。発生した複数のドロップレットの中の一部は、基材の表面（たとえば外周面、すくい面、逃げ面およびシンニング面等）に付着する。たとえばターゲットに印加されるアーク電源などを調整することにより、発生するドロップレットの数が制御される。基材の表面におけるドロップレットの数が、たとえば２００μｍ×２００μｍの正方領域あたり８００個以上となるように、ダイヤモンドライクカーボン膜の成膜条件が調整される。 In the step of forming a diamond-like carbon film, a droplet in which a plurality of carbon atoms are collected may be generated from an arc spot. Some of the generated droplets adhere to the surface of the substrate (for example, the outer peripheral surface, rake surface, flank surface, thinning surface, etc.). For example, by adjusting the arc power source applied to the target, the number of generated droplets is controlled. The deposition conditions of the diamond-like carbon film are adjusted so that the number of droplets on the surface of the substrate is, for example, 800 or more per 200 μm × 200 μm square area.
次に、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面の研磨が行われる。具体的には、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に対して遊離砥粒による磨き処理もしくはバレル処理が行われる。まず、たとえば水滴に複数の研磨砥粒を含ませた略球状の研磨材が準備される。研磨砥粒は、たとえばダイヤモンド砥粒である。研磨材の径は、たとえば０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。たとえばエアーノズルを用いて、研磨材を基材の表面に吹き付けて、研磨材をダイヤモンドライクカーボン膜の表面上において滑走させることにより、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面が研磨される。これにより、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面上に堆積していたドロップレットの一部がダイヤモンドライクカーボン膜の表面上から除去される。最大径が１μｍ以下の凸状のドロップレットもダイヤモンドライクカーボン膜の表面上から除去される。 Next, the surface of the diamond-like carbon film is polished. Specifically, the surface of the diamond-like carbon film is subjected to polishing treatment or barrel treatment with free abrasives. First, for example, a substantially spherical abrasive is prepared in which a plurality of abrasive grains are included in water droplets. The abrasive is, for example, a diamond abrasive. The diameter of the abrasive is, for example, 0.1 mm or more and 2 mm or less. For example, the surface of the diamond-like carbon film is polished by spraying the abrasive on the surface of the substrate using an air nozzle and sliding the abrasive on the surface of the diamond-like carbon film. Thereby, part of the droplets deposited on the surface of the diamond-like carbon film is removed from the surface of the diamond-like carbon film. Convex droplets having a maximum diameter of 1 μm or less are also removed from the surface of the diamond-like carbon film.
ドロップレットがダイヤモンドライクカーボン膜の表面から剥がれる際、ドロップレットの下にあるダイヤモンドライクカーボン膜の部分も一緒に剥がれる。これにより、基材５の一部がダイヤモンドライクカーボン膜６から露出して凹部７が形成される（図４および図５参照）。ダイヤモンドライクカーボン膜６上に残されたドロップレットは、凸部８を構成する（図４および図６参照）。凹部７の数が、たとえば２００μｍ×２００μｍの正方領域あたり８００個以上となるように、処理条件が調整される。同様に、凸部８の数が、２００μｍ×２００μｍの正方領域あたり１個以上２０個以下となるように、処理条件が調整されてもよい。以上により、本実施形態に係る水溶性ミスト加工用ドリル１００（図１参照）が製造される。 When the droplet peels off the surface of the diamond-like carbon film, the portion of the diamond-like carbon film below the droplet also peels off together. Thereby, a part of the substrate 5 is exposed from the diamond-like carbon film 6 to form the recess 7 (see FIGS. 4 and 5). The droplets left on the diamond-like carbon film 6 constitute a convex portion 8 (see FIGS. 4 and 6). The processing conditions are adjusted so that the number of recesses 7 is, for example, 800 or more per 200 μm × 200 μm square area. Similarly, the processing conditions may be adjusted so that the number of convex portions 8 is 1 or more and 20 or less per square area of 200 μm × 200 μm. Thus, the water-soluble mist processing drill 100 (see FIG. 1) according to the present embodiment is manufactured.
次に、本実施形態に係る水溶性ミスト加工用ドリルの作用効果について説明する。
本実施形態に係る水溶性ミスト加工用ドリル１００によれば、第１マージン部１と第２マージン部２との間に設けられた中間領域３において、底部５ａがダイヤモンドライクカーボン膜６から露出した基材５により構成されている凹部７が設けられている。凹部７の数は、２００μｍ×２００μｍの正方領域あたり８００個以上である。ミスト状の水溶性潤滑剤は、超硬合金などの基材の表面に吸着しやすい性質を有する。そのため、ミスト状の水溶性潤滑剤が、基材が露出した底部を有する凹部内に入り込む。結果として、中間領域の表面は、ダイヤモンドライクカーボンとミスト状の水溶性潤滑剤が溜まった凹部とにより構成される。これにより、潤滑性を向上することができると考えられる。よって、中間領域に被削材の切屑が溶着することを抑制することができる。
Next, the function and effect of the water-soluble mist processing drill according to the present embodiment will be described.
According to the water soluble mist processing drill 100 according to the present embodiment, the bottom 5 a is exposed from the diamond like carbon film 6 in the intermediate region 3 provided between the first margin 1 and the second margin 2. A recess 7 made of a base material 5 is provided. The number of recesses 7 is 800 or more per square area of 200 μm × 200 μm. The mist-like water-soluble lubricant has a property of being easily adsorbed to the surface of a substrate such as cemented carbide. Therefore, the mist-like water-soluble lubricant intrudes into the recess having the bottom where the base material is exposed. As a result, the surface of the intermediate region is constituted by the diamond-like carbon and the concave portion in which the mist-like water-soluble lubricant is accumulated. It is believed that this can improve the lubricity. Therefore, welding of the chips of the work material to the intermediate region can be suppressed.
また本実施形態に係る水溶性ミスト加工用ドリル１００によれば、ダイヤモンドライクカーボン膜６には、境界面６ｂに対して垂直な方向から見て、最大径Ｗ１が１μｍ以上２０μｍ以下の凸部８が設けられている。凸部８の数は、２００μｍ×２００μｍの正方領域あたり、１個以上２０個以下である。これにより、切削中に被削材の切屑が凸部に引っ掛かることを抑制することができる。結果として、中間領域に被削材の切屑が溶着することをさらに抑制することができる。 Further, according to the water-soluble mist processing drill 100 according to the present embodiment, the convex portion 8 having a maximum diameter W1 of 1 μm or more and 20 μm or less on the diamond-like carbon film 6 when viewed from the direction perpendicular to the boundary surface 6b. Is provided. The number of convex portions 8 is 1 or more and 20 or less per square area of 200 μm × 200 μm. Thereby, it can be suppressed that chips of the work material are caught on the convex portion during cutting. As a result, welding of chips of the work material to the intermediate region can be further suppressed.
（サンプル準備）
まず、中間領域３における凹部７（図４参照）の数の異なるサンプル１および２の水溶性ミスト加工用ドリルを準備した。サンプル１および２の水溶性ミスト加工用ドリルの中間領域における凹部の数（言い換えれば、基材の露出部の数）を、２００μｍ×２００μｍの正方領域あたり、それぞれ９９９個および２７１個とした。凹部の数は、前述の測定方法により算出した。
(Sample preparation)
First, a water-soluble mist processing drill of samples 1 and 2 having different numbers of recesses 7 (see FIG. 4) in the intermediate region 3 was prepared. The number of concave portions (in other words, the number of exposed portions of the base material) in the middle region of the water-soluble mist processing drill of Samples 1 and 2 was 999 and 271 per 200 μm × 200 μm square region, respectively. The number of recesses was calculated by the above-described measurement method.
（切削条件）
サンプル１および２の水溶性ミスト加工用ドリルを用いて、水溶性ミスト供給孔からミスト状の水溶性潤滑剤を噴射しながら、被削材に対して穴あけ加工を行った。水溶性潤滑剤としてエマルジョンを使用した。ミストの直径を約１５μｍ以下とした。被削材をアルミニウム合金（ＡＤＣ１２材）とした。穴の径をφ７．５とした。穴をストップホールとした。穴の深さを２５ｍｍとした。切削速度（Ｖｃ）を２００ｍ／分とした。１回転あたりの送り速度（ｆ）を０．５ｍｍ／回転とした。上記条件を用いて穴あけ加工試験を実施し、加工穴数を測定した。
(Cutting conditions)
The water-soluble mist processing drill of Samples 1 and 2 was used to perform drilling on the work material while spraying a mist-like water-soluble lubricant from the water-soluble mist supply hole. The emulsion was used as a water soluble lubricant. The diameter of the mist was about 15 μm or less. The material to be cut was an aluminum alloy (ADC 12 material). The diameter of the hole was φ7.5. The hole is a stop hole. The depth of the hole was 25 mm. The cutting speed (Vc) was 200 m / min. The feed speed (f) per one rotation was 0.5 mm / rotation. The drilling test was carried out using the above conditions, and the number of drilled holes was measured.
（評価結果） (Evaluation results)
表１は、各サンプルの加工穴数と、中間領域における凹部の数との関係を示している。表１に示されるように、サンプル１および２の水溶性ミスト加工用ドリルの加工穴数は、それぞれ１４０００穴および２０穴であった。また２０穴加工後、サンプル２の水溶性ミスト加工用ドリルを観察したところ、中間領域、切刃およびシンニング面などにおいて、被削材の切屑が多量に溶着していることが確認された。一方、１００００穴加工後、サンプル１の水溶性ミスト加工用ドリルを観察したところ、中間領域、切刃およびシンニング面などにおいて、被削材の切屑がほとんど溶着していないことが確認された。以上の結果より、サンプル２の水溶性ミスト加工用ドリルと比較して、サンプル１の水溶性ミスト加工用ドリルは、被削材の切屑の溶着を抑制可能であることが確認された。またサンプル２の水溶性ミスト加工用ドリルと比較して、サンプル１の水溶性ミスト加工用ドリルは、加工穴数を向上可能であることが確認された。 Table 1 shows the relationship between the number of machined holes in each sample and the number of recesses in the intermediate region. As shown in Table 1, the number of drilled holes of the water-soluble mist drill of Samples 1 and 2 was 14000 holes and 20 holes, respectively. In addition, when the water-soluble mist processing drill of Sample 2 was observed after 20 holes, it was confirmed that a large amount of chips of the work material were welded in the intermediate region, the cutting edge, the thinning surface and the like. On the other hand, when the water soluble mist processing drill of Sample 1 was observed after 10000 holes, it was confirmed that chips of the work material were hardly welded in the middle region, the cutting edge, the thinning surface and the like. From the above results, it was confirmed that the water-soluble mist processing drill of Sample 1 can suppress welding of chips of the work material in comparison with the water-soluble mist processing drill of Sample 2. Moreover, it was confirmed that the drill for water-soluble mist processing of sample 1 can improve the number of processing holes compared with the drill for water-soluble mist processing of sample 2.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments and examples disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the scope of claims, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims and all modifications within the scope.
１ 第１マージン部
２ 第２マージン部
３ 中間領域
４ 外周面
５ 基材
５ａ 底部
６ ダイヤモンドライクカーボン膜
６ａ 表面
６ｂ 境界面
６ｃ 側部
７ 凹部
８ 凸部
９ 切刃
１０ すくい面
１１ 水溶性ミスト供給孔
１２ 後方逃げ面
１３ シャンク
１５ 先端部
１６ 後端部
２０ 逃げ面
５０ シンニング面
１００ 水溶性ミスト加工用ドリル
Ａ 軸線
Ｈ 厚み
Ｗ１，Ｗ２ 最大径
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st margin part 2 2nd margin part 3 middle area 4 outer peripheral surface 5 base material 5a bottom part 6 diamond like carbon film 6a surface 6b boundary surface 6c side part 7 concave part 8 convex part 9 cutting edge 10 rake face 11 water-soluble mist supply Hole 12 back flank 13 shank 15 tip 16 back end 20 flank 50 flank thinning surface 100 water soluble mist processing drill A axis H thickness W1, W2 maximum diameter
Claims (3)
前記すくい面と連なる逃げ面と、
前記すくい面および前記逃げ面の双方に連なる外周面とを備え、
前記すくい面と前記逃げ面との稜線は、切刃を構成し、
前記外周面は、２以上のマージンと、前記２以上のマージンの間に設けられた中間領域とを含み、
前記中間領域には、側部と、前記側部に連なる底部とにより規定され、かつ前記底部の最大径が０．５μｍ以上１μｍ以下である凹部が設けられており、
前記側部は、ダイヤモンドライクカーボン膜により構成され、
前記底部は、前記ダイヤモンドライクカーボン膜から露出した基材により構成されており、
前記ダイヤモンドライクカーボン膜と前記基材との境界面に対して垂直な方向から見て、前記凹部の数は、２００μｍ×２００μｍの正方領域あたり８００個以上である、水溶性ミスト加工用ドリル。 With scoop face,
A flank flanking the rake face,
And an outer peripheral surface connected to both the rake surface and the flank surface,
The ridge line between the rake face and the flank forms a cutting edge,
The outer circumferential surface includes two or more margins and an intermediate region provided between the two or more margins.
The intermediate region is provided with a recess which is defined by a side portion and a bottom portion connected to the side portion, and the maximum diameter of the bottom portion is 0.5 μm to 1 μm.
The side portion is formed of a diamond-like carbon film,
The bottom portion is formed of a substrate exposed from the diamond-like carbon film,
The water soluble mist processing drill, wherein the number of the recesses is 800 or more per 200 μm × 200 μm square area, as viewed in a direction perpendicular to the interface between the diamond-like carbon film and the base material.
前記凸部の数は、２００μｍ×２００μｍの正方領域あたり、１個以上２０個以下である、請求項１または請求項２に記載の水溶性ミスト加工用ドリル。 The diamond-like carbon film is provided with a projection having a maximum diameter of 1 μm or more and 20 μm or less, as viewed in the direction perpendicular to the boundary surface,
The water soluble mist processing drill according to claim 1 or 2, wherein the number of the convex portions is 1 or more and 20 or less per square area of 200 μm × 200 μm.
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