JP2557560B2 - 多結晶ダイヤモンド切削工具およびその製造方法 - Google Patents
多結晶ダイヤモンド切削工具およびその製造方法Info
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- JP2557560B2 JP2557560B2 JP2271011A JP27101190A JP2557560B2 JP 2557560 B2 JP2557560 B2 JP 2557560B2 JP 2271011 A JP2271011 A JP 2271011A JP 27101190 A JP27101190 A JP 27101190A JP 2557560 B2 JP2557560 B2 JP 2557560B2
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- Japan
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- polycrystalline diamond
- tool
- cutting tool
- substrate
- cutting edge
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- Laser Beam Processing (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は特に非鉄金属、非金属の仕上げ加工に最適
な、刃立性に優れた多結晶ダイヤモンド切削工具および
その製造方法に関する。
な、刃立性に優れた多結晶ダイヤモンド切削工具および
その製造方法に関する。
「従来の技術」 ダイヤモンドは硬度と熱伝導率が高いため切削工具や
耐摩工具として使用されている。しかし単結晶ダイヤモ
ンドはへき開するという欠点があり、この欠点を抑制す
るために特公昭52−12126号公報に記載されているよう
に超高圧焼結技術を用いてダイヤモンド同志を焼結した
ダイヤモンド焼結体が開発されている。
耐摩工具として使用されている。しかし単結晶ダイヤモ
ンドはへき開するという欠点があり、この欠点を抑制す
るために特公昭52−12126号公報に記載されているよう
に超高圧焼結技術を用いてダイヤモンド同志を焼結した
ダイヤモンド焼結体が開発されている。
市販されているダイヤモンド焼結体のうち特に粒径が
数十μｍ以下の微粒のものは上記した単結晶ダイヤモン
ドに見られるへき開現象が生ずることなく優れた耐摩耗
性を示すことが知られている。
数十μｍ以下の微粒のものは上記した単結晶ダイヤモン
ドに見られるへき開現象が生ずることなく優れた耐摩耗
性を示すことが知られている。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながらこれらのダイヤモンド焼結体は数〜数十
％の結合材（バインダー）を含有するため、構成する粒
子単位でチッピングが生ずるという問題点がある。特に
この現象は工具刃先のくさび角が小さくなると顕著にな
り、鋭利な切れ刃をもった工具の作製は極めて困難であ
る。工具作製時での刃先のチッピングを抑えるために、
例えば＃3000〜＃5000といった微粒のダイヤモンド砥石
を使用する方法がとられる場合もあるが、この方法でも
５μｍ以下にチッピングを抑えることは不可能である。
またこの方法では、砥石の粒度を小さくすることによる
加工効率の低下という問題点を生ずるため好ましくな
い。
％の結合材（バインダー）を含有するため、構成する粒
子単位でチッピングが生ずるという問題点がある。特に
この現象は工具刃先のくさび角が小さくなると顕著にな
り、鋭利な切れ刃をもった工具の作製は極めて困難であ
る。工具作製時での刃先のチッピングを抑えるために、
例えば＃3000〜＃5000といった微粒のダイヤモンド砥石
を使用する方法がとられる場合もあるが、この方法でも
５μｍ以下にチッピングを抑えることは不可能である。
またこの方法では、砥石の粒度を小さくすることによる
加工効率の低下という問題点を生ずるため好ましくな
い。
研削加工以外のダイヤモンド焼結体の加工法として
は、放電加工やレーザー加工が知られているが、これら
の加工方法を行っても焼結材を含有している影響で良好
な刃力性をもった工具が得られないのが現状である。
は、放電加工やレーザー加工が知られているが、これら
の加工方法を行っても焼結材を含有している影響で良好
な刃力性をもった工具が得られないのが現状である。
本発明者等はダイヤモンド焼結体のかわりに結合材を
含まない多結晶ダイヤモンド、すなわち低圧気相法によ
り合成された多結晶ダイヤモンドを工具素材とすること
によりこれらの問題点が改善できるのではないかと考え
た。本発明者等はこの多結晶ダイヤモンドを素材にした
切削工具の例を特開平２−212767号としてその製造方法
とあわせて開示した。しかしながらこの素材をもってし
ても研削加工により刃先形成を行うと５μｍ程度のチッ
ピングが生ずることは避けられなかった。
含まない多結晶ダイヤモンド、すなわち低圧気相法によ
り合成された多結晶ダイヤモンドを工具素材とすること
によりこれらの問題点が改善できるのではないかと考え
た。本発明者等はこの多結晶ダイヤモンドを素材にした
切削工具の例を特開平２−212767号としてその製造方法
とあわせて開示した。しかしながらこの素材をもってし
ても研削加工により刃先形成を行うと５μｍ程度のチッ
ピングが生ずることは避けられなかった。
本発明においては上記の問題点を踏まえ、現状より優
れた刃立性を有し、特に仕上げ加工用として相応しい多
結晶ダイヤモンド工具を提供せんとするものである。
れた刃立性を有し、特に仕上げ加工用として相応しい多
結晶ダイヤモンド工具を提供せんとするものである。
「課題を解決するための手段」 上記の目的を達成するために、本発明においては低圧
気相法により合成された多結晶ダイヤモンドを工具素材
とし、かつ刃先形成のための加工法としてレーザー加工
を適用することが有効であることを見出した。
気相法により合成された多結晶ダイヤモンドを工具素材
とし、かつ刃先形成のための加工法としてレーザー加工
を適用することが有効であることを見出した。
すなわち、低圧気相法により合成された多結晶ダイヤ
モンドを工具素材とし、該工具素材の刃先逃げ面がレー
ザー加工により形成された黒鉛によって被覆されたもの
であって、そのすくい面がRmaxで0.1μｍ以下の鏡面状
態であることを特徴とする多結晶ダイヤモンド工具、あ
るいは低圧気相法によって合成された多結晶ダイヤモン
ドを工具素材とし、該工具素材が工具支持体に接合さ
れ、かつその刃先逃げ面がレーザー加工により形成され
た黒鉛によって被覆されたものであって、そのすくい面
がRmaxで0.1μｍ以下の鏡面状態であることを特徴とす
る多結晶ダイヤモンド切削工具が有効であることを見出
した。
モンドを工具素材とし、該工具素材の刃先逃げ面がレー
ザー加工により形成された黒鉛によって被覆されたもの
であって、そのすくい面がRmaxで0.1μｍ以下の鏡面状
態であることを特徴とする多結晶ダイヤモンド工具、あ
るいは低圧気相法によって合成された多結晶ダイヤモン
ドを工具素材とし、該工具素材が工具支持体に接合さ
れ、かつその刃先逃げ面がレーザー加工により形成され
た黒鉛によって被覆されたものであって、そのすくい面
がRmaxで0.1μｍ以下の鏡面状態であることを特徴とす
る多結晶ダイヤモンド切削工具が有効であることを見出
した。
「作用」 本発明の実施に際し、多結晶ダイヤモンドの合成は公
知の全ての低圧気相法を適用することが可能である。す
なわち、熱電子放射やプラズマ放電を利用して原料ガス
を分解、励起を生じさせる方法や燃焼炎を用いた成膜方
法が有効である。原料ガスとしては、例えばメタン，エ
タン，プロパン等の炭化水素類、メタノール，エタノー
ル等のアルコール類、エステル類等の有機炭素化合物と
水素を主成分とする混合ガスを用いることが一般的であ
るが、これら以外にアルゴン（Ar）等の不活性ガスや酸
素、一般化炭素、水等もダイヤモンドの合成反応やその
特性を阻害しない範囲内であれば、原料中に含有されて
いても差し支えない。
知の全ての低圧気相法を適用することが可能である。す
なわち、熱電子放射やプラズマ放電を利用して原料ガス
を分解、励起を生じさせる方法や燃焼炎を用いた成膜方
法が有効である。原料ガスとしては、例えばメタン，エ
タン，プロパン等の炭化水素類、メタノール，エタノー
ル等のアルコール類、エステル類等の有機炭素化合物と
水素を主成分とする混合ガスを用いることが一般的であ
るが、これら以外にアルゴン（Ar）等の不活性ガスや酸
素、一般化炭素、水等もダイヤモンドの合成反応やその
特性を阻害しない範囲内であれば、原料中に含有されて
いても差し支えない。
特開平１−212767号に開示してあるように、これらの
任意の方法により、その表面をRmaxで0.1μｍ以下の鏡
面に仕上げた金属および／または合金或いはSiからなる
基板上に、ダイヤモンドの平均結晶粒径が0.5〜15μｍ
の多結晶ダイヤモンドを合成する。ここで粒径を上記の
ように規定するのは、切削工具として使用した場合、0.
5μｍよりも微粒になると耐摩耗性が低下し、また15μ
ｍよりも粗粒になると欠損し易くなるからである。尚、
基板としては多結晶ダイヤモンドの内部応力を低減させ
るために、その熱膨張率がダイヤモンドのそれに近いも
のが好ましく、これに該当するものとしてはMo、Ｗ、Si
等が挙げられる。
任意の方法により、その表面をRmaxで0.1μｍ以下の鏡
面に仕上げた金属および／または合金或いはSiからなる
基板上に、ダイヤモンドの平均結晶粒径が0.5〜15μｍ
の多結晶ダイヤモンドを合成する。ここで粒径を上記の
ように規定するのは、切削工具として使用した場合、0.
5μｍよりも微粒になると耐摩耗性が低下し、また15μ
ｍよりも粗粒になると欠損し易くなるからである。尚、
基板としては多結晶ダイヤモンドの内部応力を低減させ
るために、その熱膨張率がダイヤモンドのそれに近いも
のが好ましく、これに該当するものとしてはMo、Ｗ、Si
等が挙げられる。
合成された多結晶ダイヤモンドは基板を塩酸、硫酸、
硝酸、弗酸および／またはこれらの混合液により化学処
理して除去して得ることができる。その厚さが1mm以上
であれば、そのまま刃先形成を行い、ホールダーにクラ
ンプいて工具として使用することができる。また特開平
１−212767号公報等で開示した方法によって工具支持体
と接合した形態の工具作製も可能である。工具支持体に
は超硬合金や鋼が使用できる。この場合に使用する多結
晶ダイヤモンドの厚さは0.05〜1mmが相応しい。0.05mm
よりも薄いと工具素材の強度が低下して欠損し易くなり
好ましくない。また接合型の工具では一般的な使用に対
しては厚さが1mm以下であれば充分である。尚多結晶ダ
イヤモンドの合成の際に基板と接合していた面をすくい
面とすることが重要であることは特開平１−212767号に
開示した通りである。
硝酸、弗酸および／またはこれらの混合液により化学処
理して除去して得ることができる。その厚さが1mm以上
であれば、そのまま刃先形成を行い、ホールダーにクラ
ンプいて工具として使用することができる。また特開平
１−212767号公報等で開示した方法によって工具支持体
と接合した形態の工具作製も可能である。工具支持体に
は超硬合金や鋼が使用できる。この場合に使用する多結
晶ダイヤモンドの厚さは0.05〜1mmが相応しい。0.05mm
よりも薄いと工具素材の強度が低下して欠損し易くなり
好ましくない。また接合型の工具では一般的な使用に対
しては厚さが1mm以下であれば充分である。尚多結晶ダ
イヤモンドの合成の際に基板と接合していた面をすくい
面とすることが重要であることは特開平１−212767号に
開示した通りである。
さらに接合に際しては、工具素材の多結晶ダイヤモン
ドを、工具支持体に対して工具刃先になる部分が外側に
はみ出る状態として配置することが重要である。これは
当然のことであるが、工具素材が工具支持体に対して外
側にはみ出ていなければ、レーザ加工によっては、工具
素材である多結晶ダイヤモンドで刃先を形成することが
できないからである。
ドを、工具支持体に対して工具刃先になる部分が外側に
はみ出る状態として配置することが重要である。これは
当然のことであるが、工具素材が工具支持体に対して外
側にはみ出ていなければ、レーザ加工によっては、工具
素材である多結晶ダイヤモンドで刃先を形成することが
できないからである。
また、同じ理由から、レーザ加工後の工具素材は、工
具支持体に対して外側へのはみ出し量がゼロ乃至は若干
プラス（すなわち、はみ出しが生じている状態）となる
ことが必要である。尚、接合は公知のあらゆる方法が適
用できるが、ロウ付けによる接合が一般的である。
具支持体に対して外側へのはみ出し量がゼロ乃至は若干
プラス（すなわち、はみ出しが生じている状態）となる
ことが必要である。尚、接合は公知のあらゆる方法が適
用できるが、ロウ付けによる接合が一般的である。
これらの形態の工具の刃先形式に、適度に選定された
レーザー加工を適用することにより、研削加工では効率
よくできなかった刃立性の良好な切削工具の作製が可能
となる。これは多結晶ダイヤモンドが結合材料を含有し
ていないこととレーザー加工が熱化学反応を伴った加工
であるため、機械的除去法である研削加工に比して損傷
が少ないことが有効に作用していると考えられる。
レーザー加工を適用することにより、研削加工では効率
よくできなかった刃立性の良好な切削工具の作製が可能
となる。これは多結晶ダイヤモンドが結合材料を含有し
ていないこととレーザー加工が熱化学反応を伴った加工
であるため、機械的除去法である研削加工に比して損傷
が少ないことが有効に作用していると考えられる。
上記の加工には市販のあらゆるレーザーが使用できる
が加工効率、品質の点から見てYAGレーザーを用いるの
が一般的である。レーザー光線は工具のすくい面側から
あるいは反対側から照射する。この際に工具を設定され
た逃げ角をもつようにレーザー光線に対して傾斜させて
設置し移動させる。あるいは工具を固定してレーザー光
線を操作する方法でも差し支えない。尚、前記の如く接
合型の工具の場合は、工具支持体に対して外側にはみ出
した工具素材にレーザ光線を照射し、加工後の工具素材
が、工具支持体に対して外側へのはみ出し量がゼロ乃至
は若干プラス（すなわち、はみ出しが生じている状態）
とする。レーザー加工後は工具の刃先逃げ面がダメージ
層である黒鉛によって被覆されるが、この被覆黒鉛層は
工具として使用する初期に除去されるため、寸法公差が
著しく厳しい用途以外の一般的な使用においては特に問
題とならない。レーザー加工条件は、刃先のチッピング
が0.5〜５μｍでかつ黒鉛層の厚さが0.5〜10μｍとなる
ように選定する。チッピングの大きさをこの範囲に限定
するのは、５μｍより大きいと従来の研削加工により作
製された工具と品質に差が出ないからである。下限の0.
5μｍは本発明者等の実験から規定したものであり、よ
り一層加工条件を検討することにより低減することが可
能であると思われる。黒鉛層の厚さについては、その値
が0.5μｍよりも小さくなる条件を選定すると加工効率
が低下して好ましくない。また、10μｍを越えると多結
晶ダイヤモンドに加工亀裂が入り易くなるなど不具合な
点が生ずる。
が加工効率、品質の点から見てYAGレーザーを用いるの
が一般的である。レーザー光線は工具のすくい面側から
あるいは反対側から照射する。この際に工具を設定され
た逃げ角をもつようにレーザー光線に対して傾斜させて
設置し移動させる。あるいは工具を固定してレーザー光
線を操作する方法でも差し支えない。尚、前記の如く接
合型の工具の場合は、工具支持体に対して外側にはみ出
した工具素材にレーザ光線を照射し、加工後の工具素材
が、工具支持体に対して外側へのはみ出し量がゼロ乃至
は若干プラス（すなわち、はみ出しが生じている状態）
とする。レーザー加工後は工具の刃先逃げ面がダメージ
層である黒鉛によって被覆されるが、この被覆黒鉛層は
工具として使用する初期に除去されるため、寸法公差が
著しく厳しい用途以外の一般的な使用においては特に問
題とならない。レーザー加工条件は、刃先のチッピング
が0.5〜５μｍでかつ黒鉛層の厚さが0.5〜10μｍとなる
ように選定する。チッピングの大きさをこの範囲に限定
するのは、５μｍより大きいと従来の研削加工により作
製された工具と品質に差が出ないからである。下限の0.
5μｍは本発明者等の実験から規定したものであり、よ
り一層加工条件を検討することにより低減することが可
能であると思われる。黒鉛層の厚さについては、その値
が0.5μｍよりも小さくなる条件を選定すると加工効率
が低下して好ましくない。また、10μｍを越えると多結
晶ダイヤモンドに加工亀裂が入り易くなるなど不具合な
点が生ずる。
このような方法によって作製された切削工具はチッピ
ングが５μｍ以下であり、従来のダイヤモンド工具では
作製しにくかった刃立性に優れたダイヤモンド工具を容
易に得ることができる。
ングが５μｍ以下であり、従来のダイヤモンド工具では
作製しにくかった刃立性に優れたダイヤモンド工具を容
易に得ることができる。
以下本発明の詳細を実施例に基づいて述べる。
「実施例」 実施例１ マイクロ波プラズマCVD法により、その表面がRmaxで
0.05μｍの鏡面状態であるSi基板上に多結晶ダイヤモン
ドを10時間合成した。合成は以下の条件で行った。
0.05μｍの鏡面状態であるSi基板上に多結晶ダイヤモン
ドを10時間合成した。合成は以下の条件で行った。
原料ガス（流量）:H2 200sccm CH4 10sccm ガス圧力： 120Torr マイクロ波発振出力： 650W 合成後、弗硝酸に浸漬してSi基板のみを溶解除去する
ことにより、平均結晶粒径が５μｍで厚さが0.2mmの多
結晶ダイヤモンドを回収することができた。この多結晶
ダイヤモンドを、その成長面側を接合面として超硬合金
製のシヤンクとろう付け接合を行った。尚、接合した工
具素材は工具支持体に対して若干外側にはみ出した状態
であった。次に、この接合体を傾けて保持し、加工用の
レーザー光線と接合体のすくい面が101゜をなすように
して刃先形成を行いスローアウェイチップ（型番:SPGN1
20304）を作製した。なお刃先形成には連続発振モード
のYAGレーザーを出力:3Wで使用した。得られたスローア
ウェイチップ（以下試料Ａという）を顕微鏡で検査した
ところチッピングは１μｍと良好で、逃げ面は厚さ２μ
ｍの黒鉛層で被覆されていた。
ことにより、平均結晶粒径が５μｍで厚さが0.2mmの多
結晶ダイヤモンドを回収することができた。この多結晶
ダイヤモンドを、その成長面側を接合面として超硬合金
製のシヤンクとろう付け接合を行った。尚、接合した工
具素材は工具支持体に対して若干外側にはみ出した状態
であった。次に、この接合体を傾けて保持し、加工用の
レーザー光線と接合体のすくい面が101゜をなすように
して刃先形成を行いスローアウェイチップ（型番:SPGN1
20304）を作製した。なお刃先形成には連続発振モード
のYAGレーザーを出力:3Wで使用した。得られたスローア
ウェイチップ（以下試料Ａという）を顕微鏡で検査した
ところチッピングは１μｍと良好で、逃げ面は厚さ２μ
ｍの黒鉛層で被覆されていた。
また、多結晶ダイヤモンドのシャンクからのはみ出し
は、10μｍであった。
は、10μｍであった。
比較として粒径が５μｍで結合材としてCoを12容量％
含有する焼結ダイヤモンドを工具素材とし、上記と同様
のレーザー加工による刃先形成を試みたもの（試料
Ｂ）、＃1500のダイヤモンド砥石を使用した研削加工で
刃先形成を行ったもの（試料Ｃ）、上記の多結晶ダイヤ
モンドを工具素材として試料Ｃと同様の研削加工で刃先
形成を行ったもの（試料Ｄ）を作製した。これらの試料
の刃先のチッピング量はB:30μｍ、C:20μｍ、D:15μｍ
であり、試料Ａに比べて大きかった。
含有する焼結ダイヤモンドを工具素材とし、上記と同様
のレーザー加工による刃先形成を試みたもの（試料
Ｂ）、＃1500のダイヤモンド砥石を使用した研削加工で
刃先形成を行ったもの（試料Ｃ）、上記の多結晶ダイヤ
モンドを工具素材として試料Ｃと同様の研削加工で刃先
形成を行ったもの（試料Ｄ）を作製した。これらの試料
の刃先のチッピング量はB:30μｍ、C:20μｍ、D:15μｍ
であり、試料Ａに比べて大きかった。
これらのスローアウェアチップを仕上げ用工具として
性能評価を以下の条件で行った。
性能評価を以下の条件で行った。
（切削条件） 被削材:AC4C−T6（Al−７％Si）丸棒 切削速度:500m/min 切り込み量:0.2mm 送り速度:0.1mm/rev. 冷却液：水溶性油剤 （評価方法） ５分及び60分切削後の被削面粗度の比較 その結果は表１の通りであった。
以上の結果から本発明の工具は長時間にわたって鋭利
な切れ刃が維持され良好な被削面が得られることが明ら
かとなった。
な切れ刃が維持され良好な被削面が得られることが明ら
かとなった。
実施例２ 熱電子放射材として直径0.5mm、長さ100mmの直線状タ
ングステンフィラメントを用いた熱CVD法により、その
表面がRmaxで0.03μｍのMo基板上に以下の条件で多結晶
ダイヤモンドを20時間合成した。
ングステンフィラメントを用いた熱CVD法により、その
表面がRmaxで0.03μｍのMo基板上に以下の条件で多結晶
ダイヤモンドを20時間合成した。
原料ガス（流量）:H2 300sccm C2H2 15sccm ガス圧力： 80Torr フィラメント温度： 2150℃ フィラメント−基板間距離： 6mm 基板温度： 920℃ 合成後、熱王水に浸漬してMo基板のみを溶解除去する
ことにより、平均結晶粒径３μｍで厚さが0.15mmの多結
晶ダイヤモンドを回収することができた。尚、基板側の
面はRmaxで0.03μｍの鏡面であった。この多結晶ダイヤ
モンドを、その成長面側を接合面として超硬合金製のシ
ヤンクにろう付け接合を行った。尚、接合した工具素材
は工具支持体に対して若干外側にはみ出した状態であっ
た。次にこの接合体を傾けて保持し、YAGレーザーを出
力:3Wで連続発振し、すくい面側から照射したレーザー
光線により刃先加工を行って、くさび角の大きさの異な
るスローアウェイチップを作製した。尚、試作した工具
はいずれも逃げ面が厚さ:3μｍの黒鉛で被覆されてい
た。
ことにより、平均結晶粒径３μｍで厚さが0.15mmの多結
晶ダイヤモンドを回収することができた。尚、基板側の
面はRmaxで0.03μｍの鏡面であった。この多結晶ダイヤ
モンドを、その成長面側を接合面として超硬合金製のシ
ヤンクにろう付け接合を行った。尚、接合した工具素材
は工具支持体に対して若干外側にはみ出した状態であっ
た。次にこの接合体を傾けて保持し、YAGレーザーを出
力:3Wで連続発振し、すくい面側から照射したレーザー
光線により刃先加工を行って、くさび角の大きさの異な
るスローアウェイチップを作製した。尚、試作した工具
はいずれも逃げ面が厚さ:3μｍの黒鉛で被覆されてい
た。
また、多結晶ダイヤモンドのシャンクからのはみ出し
は、20μｍであった。
は、20μｍであった。
比較として前記の多結晶ダイヤモンドを工具素材とし
＃2000のダイヤモンド砥石を用いた研削加工で刃先を形
成したもの、及び工具素材として結合材のCoを15容量％
含有する粒径３μｍのダイヤモンド焼結体を用いた同様
の研削加工で刃先成形をしたのを作製した。
＃2000のダイヤモンド砥石を用いた研削加工で刃先を形
成したもの、及び工具素材として結合材のCoを15容量％
含有する粒径３μｍのダイヤモンド焼結体を用いた同様
の研削加工で刃先成形をしたのを作製した。
これらの工具の刃先のチッピング量を測定したところ
表２の通りであった。
表２の通りであった。
以上の結果から本発明によれば従来の研削加工では製
作困難であった良好な刃立性を有する工具が容易に作製
できることが明らかになった。
作困難であった良好な刃立性を有する工具が容易に作製
できることが明らかになった。
実施例３ Rmaxで0.06μｍの鏡面加工が施されたタングステン基
板の置かれた反応管中に、H2とC2H6とArガスを8:1:1の
比率で混合したガスを流量:500sccmで供給し、圧力を15
0Torrに調整した。次に高周波発振機から高周波（13.56
MHz）を与え、混合ガスを励起してプラズマを発生させ3
0時間合成を行った。尚、高周波出力は各合成実験毎に7
00〜900Wの範囲で選定した。
板の置かれた反応管中に、H2とC2H6とArガスを8:1:1の
比率で混合したガスを流量:500sccmで供給し、圧力を15
0Torrに調整した。次に高周波発振機から高周波（13.56
MHz）を与え、混合ガスを励起してプラズマを発生させ3
0時間合成を行った。尚、高周波出力は各合成実験毎に7
00〜900Wの範囲で選定した。
各合成実験が終了した後、取り出した基板を熱王水処
理して多結晶ダイヤモンドの回収を行った。得られた多
結晶ダイヤモンドの平均結晶粒径は５〜30μｍと各実験
毎に異なったが、厚さはいずれも1.6mmでまた基板側の
面はいずれもRmaxで0.06μｍの正面状態であった。これ
らの多結晶ダイヤモンドからスローアウェイチップ（型
番:TPGN060104−Ｂ）を作製するにあたり、出力条件を
かえたYAGレーザーを用いた加工を行った。作製したス
ローアウェアチップは刃先の加工状態を観察した後、以
下の条件で切削試験を行い、被削面粗度を測定して性能
評価を行った。
理して多結晶ダイヤモンドの回収を行った。得られた多
結晶ダイヤモンドの平均結晶粒径は５〜30μｍと各実験
毎に異なったが、厚さはいずれも1.6mmでまた基板側の
面はいずれもRmaxで0.06μｍの正面状態であった。これ
らの多結晶ダイヤモンドからスローアウェイチップ（型
番:TPGN060104−Ｂ）を作製するにあたり、出力条件を
かえたYAGレーザーを用いた加工を行った。作製したス
ローアウェアチップは刃先の加工状態を観察した後、以
下の条件で切削試験を行い、被削面粗度を測定して性能
評価を行った。
（切削条件） 被削材:AC4A−T6（Al−10％Si）丸棒 切削速度:300m/min 切り込み量:0.15mm 送り速度:0.08mm/rev. 切削時間:90分 冷却液：水溶性油剤 これらの結果をまとめると表３の通りとなった。
以上の結果を見ると、工具No.Fは多結晶ダイヤモンド
の粒径が大き過ぎるため、また工具No.Hはレーザー加工
条件が適切でなかったためにチッピングが大きく生じて
良好な被削面が得られなかったと考えられる。しかし本
発明の方法による工具No.E、Ｇ、Ｊ、Ｋはいずれも優れ
た刃立性を有し、良好な面粗度が得られた。
の粒径が大き過ぎるため、また工具No.Hはレーザー加工
条件が適切でなかったためにチッピングが大きく生じて
良好な被削面が得られなかったと考えられる。しかし本
発明の方法による工具No.E、Ｇ、Ｊ、Ｋはいずれも優れ
た刃立性を有し、良好な面粗度が得られた。
「発明の効果」 以上に詳しく説明したように、本発明の方法による
と、従来になく刃立性の優れた多結晶ダイヤモンド切削
工具が得られるので、特に良好な仕上げ面を要求される
用途には好適である。
と、従来になく刃立性の優れた多結晶ダイヤモンド切削
工具が得られるので、特に良好な仕上げ面を要求される
用途には好適である。
Claims (16)
- 【請求項１】低圧気相法により合成された多結晶ダイヤ
モンドを工具素材とし、該工具素材の刃先逃げ面がレー
ザー加工により形成された黒鉛によって被覆されたもの
であって、そのすくい面がRmaxで0.1μｍ以下の鏡面状
態であることを特徴とする多結晶ダイヤモンド切削工具 - 【請求項２】低圧気相法により合成された多結晶ダイヤ
モンドを工具素材とし、該工具素材が工具支持体に接合
され、かつその刃先逃げ面がレーザー加工により形成さ
れた黒鉛によって被覆されたものであって、そのすくい
面がRmaxで0.1μｍ以下の鏡面状態であることを特徴と
する多結晶ダイヤモンド切削工具 - 【請求項３】工具支持体が超硬合金または鋼からなるこ
とを特徴とする請求項２記載の多結晶ダイヤモンド切削
工具 - 【請求項４】多結晶ダイヤモンドの厚さが0.05〜1mmで
あることを特徴とする請求項２〜３いずれかに記載の多
結晶ダイヤモンド切削工具 - 【請求項５】刃先のチッピングの大きさが0.5〜５μｍ
であることを特徴とする請求項１〜４記載の多結晶ダイ
ヤモンド切削工具 - 【請求項６】刃先逃げ面の被覆黒鉛厚さが0.5〜10μｍ
であることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の
多結晶ダイヤモンド切削工具 - 【請求項７】多結晶ダイヤモンドの結晶粒径が0.5〜1.5
μｍであることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記
載の多結晶ダイヤモンド切削工具 - 【請求項８】表面をRmaxで0.1μｍ以下の鏡面に仕上げ
た金属および／または合金或いはSiからなる基板上に低
圧気相法により実質的にダイヤモンドのみからなる多結
晶ダイヤモンドを析出させた後、基板を除去して得られ
る多結晶ダイヤモンド工具を工具素材とし、該工具素材
の刃先形成を合成時の基板側をすくい面としてレーザー
加工で行うことを特徴とする多結晶ダイヤモンド切削工
具の製造方法 - 【請求項９】表面をRmaxで0.1μｍ以下の鏡面に仕上げ
た金属および／または合金或いはSiからなる基板上に低
圧気相法により実質的にダイヤモンドのみからなる多結
晶ダイヤモンドを析出させた後、基板を除去して得られ
る多結晶ダイヤモンド工具を工具素材とし、該工具素材
を合成時の基板との接合面をすくい面になるように、か
つ工具支持体に対して工具刃先になる部分が外側にはみ
出る状態で接合した後、はみ出した該工具素材に工具す
くい面側もしくはその反対側からレーザー光線を照射す
ることにより刃先の形成を行うことを特徴とする多結晶
ダイヤモンド切削工具の製造方法 - 【請求項１０】工具支持体が超硬合金または鋼でなるこ
とを特徴とする請求項９記載の多結晶ダイヤモンド切削
工具の製造方法 - 【請求項１１】多結晶ダイヤモンドの厚さが0.05〜1mm
であることを特徴とする請求項９もしくは10記載の多結
晶ダイヤモンド切削工具の製造方法 - 【請求項１２】多結晶ダイヤモンドを析出させる基板の
材質がMo、Ｗ、もしくはSiであることを特徴とする請求
項８〜11いずれかに記載の多結晶ダイヤモンド切削工具
の製造方法 - 【請求項１３】基板を塩酸、硫酸、硝酸、弗酸および／
またはこれらの混合液を用いる化学処理により除去する
ことを特徴とする請求項８〜12いずれかに記載の多結晶
ダイヤモンド切削工具の製造方法 - 【請求項１４】刃先のチッピングの大きさが0.5〜５μ
ｍであることを特徴とする請求項８〜13いずれかに記載
の多結晶ダイヤモンド切削工具の製造方法 - 【請求項１５】刃先逃げ面の被覆黒鉛の厚さが0.5〜10
μｍであることを特徴とする請求項８〜14いずれかに記
載の多結晶ダイヤモンド切削工具の製造方法 - 【請求項１６】多結晶ダイヤモンドの結晶粒径が0.5〜1
5μｍであることを特徴とする請求項８〜15いずれかに
記載の多結晶ダイヤモンド切削工具の製造方法
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|---|---|---|---|
| JP2271011A JP2557560B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 多結晶ダイヤモンド切削工具およびその製造方法 |
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|---|---|
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| JP2557560B2 true JP2557560B2 (ja) | 1996-11-27 |
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ID=17494170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2271011A Expired - Lifetime JP2557560B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 多結晶ダイヤモンド切削工具およびその製造方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2021020007A1 (ja) * | 2019-08-01 | 2021-09-13 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 切削工具の製造方法および切削工具 |
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1990
- 1990-10-08 JP JP2271011A patent/JP2557560B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-10-08 ZA ZA918032A patent/ZA918032B/xx unknown
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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| ZA918032B (en) | 1992-06-24 |
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