JP2831966B2 - 窒化ケイ素セラミックスの加工方法 - Google Patents

窒化ケイ素セラミックスの加工方法

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JP2831966B2
JP2831966B2 JP8029702A JP2970296A JP2831966B2 JP 2831966 B2 JP2831966 B2 JP 2831966B2 JP 8029702 A JP8029702 A JP 8029702A JP 2970296 A JP2970296 A JP 2970296A JP 2831966 B2 JP2831966 B2 JP 2831966B2
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silicon nitride
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nitride ceramics
drill
rpm
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毅 道津
秀樹 柳本
義弘 岳
晋 古賀
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Noritake Diamond Industries Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
Noritake Diamond Industries Co Ltd
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    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/02—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by rotary tools, e.g. drills
    • B28D5/021—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by rotary tools, e.g. drills by drilling

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、破壊靭性値の高い
難削性の窒化ケイ素セラミックスに効率よく溝を設ける
ための溝形成加工を行う方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】これまで、ダイヤモンドコアドリルに高
周波振動を与えて、硬質材料の加工を行う、いわゆる複
合加工方法は知られている。例えば、超音波振動ダイヤ
モンド砥石により、精密仕上げを行う方法（「精密機
械」，第２９巻，第３号，第２３２ページ）、竪型研削
盤のダイヤモンド砥石に超音波振動を与えて、酸化ウラ
ンの穴あけを行う方法［ウルトラソーニックス（ＵＬＴ
ＲＡＳＯＮＩＣＳ），１９６４年１月〜３月号，第１〜
４ページ］などが提案されている。
【０００３】従来、これらの高周波振動を付加したダイ
ヤモンドコアドリルによる穴あけ加工においては、通常
の研削加工の考え方に従い、ドリルの回転速度は高けれ
ば高いほど能率が向上すると考えられ、３０００ｒｐｍ
以上の高い回転速度が用いられていた。しかしながら、
窒化ケイ素セラミックスのような破壊靭性値の高い硬質
材料においては、ダイヤモンドコアドリルの回転速度を
４０００ｒｐｍ以上という高速に上げても、円滑な加工
を行うことができなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、軸方向に振
動する高周波振動を付加したダイヤモンドコアドリルに
より、難削性の窒化ケイ素セラミックスを効率よく加工
する方法を提供することを目的としてなされたものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、難削性の
窒化ケイ素セラミックスに、軸方向に振動する高周波振
動を付加したダイヤモンドコアドリルによる溝加工を効
率よく施す方法について、鋭意研究を重ねた結果、窒化
ケイ素セラミックスは、従来の常識に反して、ドリルの
回転周速度が小さくなるに従って加工時負荷力が安定す
る傾向があり、５ｍ／分近傍で最も安定になることを見
出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【０００６】すなわち、本発明は、軸方向に振動する高
周波振動を付加したダイヤモンドコアドリルにより、窒
化ケイ素セラミックスに溝形成加工を施すに当り、振幅
を１０〜４０μｍの範囲で、かつ前記ダイヤモンドコア
ドリルの回転周速度を２〜７ｍ／分の範囲で選ぶことを
特徴とする窒化ケイ素セラミックスの加工方法を提供す
るものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に添付図面に従って本発明を詳
細に説明する。図１は、本発明方法を行うのに用いられ
る加工装置の構成の１例を示した説明図であって、回転
しているダイヤモンドコアドリル１には発振器２よりホ
ーン３を介して高周波振動が付加され、支持部４に支持
されて試料６に接触されるようになっている。５は発振
器２に連結した高周波発生装置である。
【０００８】このような構成の加工装置におけるダイヤ
モンドコアドリル１を、窒化ケイ素セラミックス試料６
の表面に接触させると、ドリルの回転と上下振動によ
り、表面にくぼみが形成され、穴あけ加工や溝加工を施
すことができる。この際の高周波振動数としては、通常
４０ｋＨｚ近傍を選ぶのが好ましい。また、本願発明に
おける振動子の振動幅は１０〜４０μｍの範囲内にする
ことが必要である。これが１０μｍ未満になると、加工
速度が小さく、条痕と縁割れが大きくなるし、４０μｍ
よりも大きくなると円滑な研削が行われない。
【０００９】次に、本発明方法においては、ダイヤモン
ドコアドリルの回転周速度を２〜７ｍ／分の範囲内で選
ぶことが必要である。この回転周速度の範囲は、直径７
ｍｍのドリルの回転速度１００〜３００ｒｐｍに相当す
るが、この回転速度は１００ｒｐｍよりも小さくなった
り、３００ｒｐｍよりも大きくなると、ドリルの加工時
負荷力が著しく大きくなり、円滑な研削が行われない。
最も好ましい回転速度は２００ｒｐｍ付近であり、この
ところで加工時負荷力は最低になる。なお、１００ｒｐ
ｍ未満であっても５０ｒｐｍ以上であれば加工時負荷力
は小さいが加工面が粗くなるため好ましくない。
【００１０】本発明方法において、このようにドリルの
回転周速度が２〜７ｍ／分という小さい範囲で加工が円
滑に行われるのは、ドリルの砥粒が被削材すなわち試料
の表面に衝突する際の進入角と円周方向の加工ピッチの
両方が共に減少するためであり、また５０ｒｐｍ未満で
再び増加するのは、送り方向の加工ピッチが著しく増大
するためと考えられる。
【００１１】
【発明の効果】本発明方法によると、これまで、軸方向
に振動する高周波振動を付加したダイヤモンドコアドリ
ルによる加工が困難であり、破壊靭性値の高い難削性の
窒化ケイ素セラミックスの溝形成加工を効率的に行うこ
とができる。
【００１２】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。
【００１３】実施例 曲げ強度９８０ＭＰａ、ロックウエル硬度Ａ９４.０、
密度３.２５ｇ／ｃｍ3の窒化ケイ素セラミックスの試料
（５０×５０×５ｍｍ）について、図１に示す構造をも
つ加工装置（株式会社岳将製）と、ＳＤ１４０−１００
−ＭＵ２、７．０×３．４ｍｍのダイヤモンドコアドリ
ル（ノリタケダイヤ株式会社製）を用いて、振幅約２５
μｍ、送り速度５ｍｍ／分、深さ０．２ｍｍで溝加工を
行った。加工液としてはソリュブルタイプを使用し、１
０リットル／分で横方向から加工部へ注いだ。回転速度
を５０〜２０００ｒｐｍ（注；回転周速度１．１ｍ／分
〜４４ｍｍ／分に相当）の範囲で変えて実験を行い、力
センサー（キスラー）を用いて、軸方向、送り方向分力
及び回転力を測定した。
【００１４】このようにして得られた、回転速度と加工
時負荷力との関係をグラフとして図２に示す。また、回
転速度を５０、２００及び５００ｒｐｍ（注；回転周速
度１．１、４．４及び１１．０ｍ／分に相当）にしたと
きの加工時負荷力の変動状態を図３に示す。これらの図
から２００ｒｐｍ（注；回転周速度４．４ｍ／分に相
当）のときに加工時負荷力が最も小さく、変動が少なく
安定していることが分る。また、図４に回転速度５０、
２００及び５００ｒｐｍ（注；回転周速度１．１、４．
４及び１１．０ｍ／分に相当）のときの加工面の輪郭形
状を示す。この図から回転速度が５０ｒｐｍ（注；回転
周速度１．１ｍ／分に相当）になると粗さが著しく大き
くなることが分る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明方法に用いる加工装置の説明図。
【図２】 実施例におけるドリル回転速度と加工時負荷
力との関係を示すグラフ。
【図３】 実施例における異なる回転速度での加工時負
荷力の変動状態を示す図。
【図４】 実施例における異なる回転速度での加工面の
輪郭形状を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳本 秀樹 福岡県浮羽郡田主丸町大字竹野210番地 ノリタケダイヤ株式会社内 (72)発明者 岳 義弘 福岡県春日市大谷１丁目36番地 株式会 社岳将内 (72)発明者 古賀 晋 福岡県太宰府市大字太宰府2629−７ 審査官 大河原 裕 (56)参考文献 特開 平３−256658（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−224728（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B28D 1/14 B24D 1/04 B26D 7/08 B26F 1/26

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸方向に振動する高周波振動を付加した
    ダイヤモンドコアドリルにより、窒化ケイ素セラミック
    スに溝形成加工を施すに当り、振幅を１０〜４０μｍの
    範囲で、かつ前記ダイヤモンドコアドリルの回転周速度
    を２〜７ｍ／分の範囲で選ぶことを特徴とする窒化ケイ
    素セラミックスの加工方法。
  2. 【請求項２】 ４０ｋＨｚの高周波振動を用いる請求項
    １記載の窒化ケイ素セラミックスの加工方法。
JP8029702A 1996-02-16 1996-02-16 窒化ケイ素セラミックスの加工方法 Expired - Lifetime JP2831966B2 (ja)

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