JP3052977B2 - ダイアモンドフィルムを用いた切削工具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、その切削面の一部とし
てダイアモンドフィルムを具備しているフルート状回転
切削工具に関する。この回転切削工具、例えばエンドミ
ルは、最大約２５°までのすくい角に形成することがで
きる。
てダイアモンドフィルムを具備しているフルート状回転
切削工具に関する。この回転切削工具、例えばエンドミ
ルは、最大約２５°までのすくい角に形成することがで
きる。
【０００２】
【従来の技術】従来、切削工具には設計の異なるもの、
組成の異なるもの等、種々のものがあった。種々のダイ
アモンド組成物が切削能力の向上、或いはこの種工具の
耐摩耗性の向上のために使用されてきた。切削工具に使
用されるダイアモンド中で最も普及しているものは、ダ
イアモンド・コンパクトである。ダイアモンド・コンパ
クトは、例えばコバルト結合剤とダイアモンド粉末との
混合物である。このようなダイアモンド・コンパクト材
は比較的厚く、例えば約０．０８０インチ（２．０３ｍ
ｍ）、長さが比較的短く、例えば最大で約０．０６５イ
ンチ（１．６５ｍｍ）であった。このようなダイアモン
ド・コンパクトを例えばエンドミルのフルート状部分に
充填するには、フルートの部分を形成している工具の基
礎材料の相当の部分を取り除き、ダイアモンド・コンパ
クト挿入用のポケット（溝）を形成しなければならなか
った。フルート部分から相当の部分を取り除く結果とし
て、フルート部分は強度的に弱くなってしまった。すく
い角が０°以上の工具を製造しようとする場合は、フル
ート部に角度をつけなければならず、これにより工具材
料をより多く取り除く必要性が生じていた。ダイアモン
ド・コンパクトを収容するためのフルート部の溝とすく
い角を得るためのフルートの角度付けとの組合により、
工具を弱体化し且つ高い剪断条件下での使用が不可能に
なるという問題があった。更に、ダイアモンド・コンパ
クトは、工具の基礎材料との間で反応を起こす可能性が
あり且つ使用中にダイアモンド・コンパクトを加熱させ
摩耗させる恐れのあるコバルトを含んでいる。その結
果、ダイアモンド・エンドミルは大きな規模で成功裡に
市場に出回ることはなかった。
組成の異なるもの等、種々のものがあった。種々のダイ
アモンド組成物が切削能力の向上、或いはこの種工具の
耐摩耗性の向上のために使用されてきた。切削工具に使
用されるダイアモンド中で最も普及しているものは、ダ
イアモンド・コンパクトである。ダイアモンド・コンパ
クトは、例えばコバルト結合剤とダイアモンド粉末との
混合物である。このようなダイアモンド・コンパクト材
は比較的厚く、例えば約０．０８０インチ（２．０３ｍ
ｍ）、長さが比較的短く、例えば最大で約０．０６５イ
ンチ（１．６５ｍｍ）であった。このようなダイアモン
ド・コンパクトを例えばエンドミルのフルート状部分に
充填するには、フルートの部分を形成している工具の基
礎材料の相当の部分を取り除き、ダイアモンド・コンパ
クト挿入用のポケット（溝）を形成しなければならなか
った。フルート部分から相当の部分を取り除く結果とし
て、フルート部分は強度的に弱くなってしまった。すく
い角が０°以上の工具を製造しようとする場合は、フル
ート部に角度をつけなければならず、これにより工具材
料をより多く取り除く必要性が生じていた。ダイアモン
ド・コンパクトを収容するためのフルート部の溝とすく
い角を得るためのフルートの角度付けとの組合により、
工具を弱体化し且つ高い剪断条件下での使用が不可能に
なるという問題があった。更に、ダイアモンド・コンパ
クトは、工具の基礎材料との間で反応を起こす可能性が
あり且つ使用中にダイアモンド・コンパクトを加熱させ
摩耗させる恐れのあるコバルトを含んでいる。その結
果、ダイアモンド・エンドミルは大きな規模で成功裡に
市場に出回ることはなかった。
【０００３】この問題を解決する１つの試みとして、蒸
着相合成法によって切削部分にポリクリスタル・ダイア
モンドの薄い層が被覆された、接着材カーバイドのフル
ート状回転工具が開発されてきた。この試みについての
問題は、接着材カーバイドとダイアモンドフィルムとの
間の接着性が、使用中におけるダイアモンドフィルムの
剥離を防止できるように十分に保証されない点にある。
着相合成法によって切削部分にポリクリスタル・ダイア
モンドの薄い層が被覆された、接着材カーバイドのフル
ート状回転工具が開発されてきた。この試みについての
問題は、接着材カーバイドとダイアモンドフィルムとの
間の接着性が、使用中におけるダイアモンドフィルムの
剥離を防止できるように十分に保証されない点にある。
【０００４】米国特許第５，０７０，７４８号は２つの
部片より構成された螺旋フルート状の工具が開示されて
おり、この特許では、切削部は、ポリクリスタル・ダイ
アモンド複合物を詰め込み、ついでこの複合物を所定位
置に保持するように押圧するために静電気を適用した
後、放電加工により形成される。次にこのブランクが所
望の最終的な寸法にグラインダで加工され、通常の方法
で、その中心まわりにグラインダがけされたタングステ
ン・カーバイド・シャンクに標準的な技術てもってろう
付けされる。この工具における主な問題は、ろう付けの
成果が、切削に必要とする力のすべてを吸収するか否か
に関わるので、ろう付けを保持することはできなかった
点である。事実、この特許に従って製造された工具を、
複合機械加工の適用において試験を行った結果、たびた
び工具はろう付けの点で欠陥があることが判明した。ま
た、複合機械加工において、複合材料を螺旋の方向にラ
ミネートしたものは、許容できないものであることが分
かった。
部片より構成された螺旋フルート状の工具が開示されて
おり、この特許では、切削部は、ポリクリスタル・ダイ
アモンド複合物を詰め込み、ついでこの複合物を所定位
置に保持するように押圧するために静電気を適用した
後、放電加工により形成される。次にこのブランクが所
望の最終的な寸法にグラインダで加工され、通常の方法
で、その中心まわりにグラインダがけされたタングステ
ン・カーバイド・シャンクに標準的な技術てもってろう
付けされる。この工具における主な問題は、ろう付けの
成果が、切削に必要とする力のすべてを吸収するか否か
に関わるので、ろう付けを保持することはできなかった
点である。事実、この特許に従って製造された工具を、
複合機械加工の適用において試験を行った結果、たびた
び工具はろう付けの点で欠陥があることが判明した。ま
た、複合機械加工において、複合材料を螺旋の方向にラ
ミネートしたものは、許容できないものであることが分
かった。
【０００５】米国特許第５，０２０，３９４号は、従来
の工具での問題点を解決する更に他の方法を開示してい
る。この工具は、蒸着相合成法によって、螺旋状にグラ
インダにより研磨されている基板の上にポリクリスタル
・ダイアモンドフィルムを形成し、次に基板のみを取り
除くための化学的処理を施し、次にその結果得られたダ
イアモンドフィルムを工具のベース金属のレーキ面の少
なくとも一部にフルート状にろう付けし、次にろう付け
された工具ベース金属に切削縁を形成するための機械加
工を施していた。このようにして製造された工具は非常
に高価であった。というのは、複合技術が必要で、更に
２段階のろう付け工程を必要として、しかもこれらの両
者が高価で、接着性の品質が十分でないからである。
の工具での問題点を解決する更に他の方法を開示してい
る。この工具は、蒸着相合成法によって、螺旋状にグラ
インダにより研磨されている基板の上にポリクリスタル
・ダイアモンドフィルムを形成し、次に基板のみを取り
除くための化学的処理を施し、次にその結果得られたダ
イアモンドフィルムを工具のベース金属のレーキ面の少
なくとも一部にフルート状にろう付けし、次にろう付け
された工具ベース金属に切削縁を形成するための機械加
工を施していた。このようにして製造された工具は非常
に高価であった。というのは、複合技術が必要で、更に
２段階のろう付け工程を必要として、しかもこれらの両
者が高価で、接着性の品質が十分でないからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、耐久性があり且つ製造するのに高価でない、ダイア
モンドの切削面を具備しているフルート状切削工具を提
供することである。本発明の他の目的は、０°より大き
いすくい角を有する切削面を有するダイアモンド切削面
を具備するフルート状切削工具を提供することである。
は、耐久性があり且つ製造するのに高価でない、ダイア
モンドの切削面を具備しているフルート状切削工具を提
供することである。本発明の他の目的は、０°より大き
いすくい角を有する切削面を有するダイアモンド切削面
を具備するフルート状切削工具を提供することである。
【０００７】本発明の更に他の目的は、レーキ面の角度
（レーキ角）を容易に調整することのできるフルート状
切削工具を提供することである。
（レーキ角）を容易に調整することのできるフルート状
切削工具を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明によれば、基材から成る内部コア及び
外部表面を有する本体部材を備え、該本体部材はその長
さの少なくとも一部に沿ってフルート状に形成され、且
つ少なくとも１つのフルート状部分を有し、該フルート
状部分は、前記本体部材の外部表面における切削縁にて
終了するすくい面を有するウェッジ形状部分を規定し、
該ウェッジ状部分は前記基材の中に配置され且つ前記本
体部材の切削縁に平行にかつ隣接して延びているスロッ
ト溝を有し、該スロット溝は化学蒸着により付着された
ダイアモンドフィルム・カッター要素を具備し、該カッ
ター要素はその主要表面が前記スロット溝内の位置から
前記本体部材の外部表面へ延在しており且つ前記主要表
面の一部が前記切削縁に近接して露出されており、もっ
て前記すくい面は前記切削縁から延びる第１の、ダイア
モンドフィルムすくい面部分と、前記切削縁から離れた
側の前記第１すくい面部分の境界から切削縁と概ね離れ
る方向へ延びる第２の、基材すくい面部分とを具備し、
該第２のすくい面部分の半径方向のすくい角は前記スロ
ット溝にあり且つ前記基材すくい面部分の下側にある主
要表面の前記一部の面と、前記回転軸及び前記境界を通
過する面とのなす角度より小さいことを特徴とする、ダ
イアモンドフィルムを用いた回転切削工具が提供され
る。
るために、本発明によれば、基材から成る内部コア及び
外部表面を有する本体部材を備え、該本体部材はその長
さの少なくとも一部に沿ってフルート状に形成され、且
つ少なくとも１つのフルート状部分を有し、該フルート
状部分は、前記本体部材の外部表面における切削縁にて
終了するすくい面を有するウェッジ形状部分を規定し、
該ウェッジ状部分は前記基材の中に配置され且つ前記本
体部材の切削縁に平行にかつ隣接して延びているスロッ
ト溝を有し、該スロット溝は化学蒸着により付着された
ダイアモンドフィルム・カッター要素を具備し、該カッ
ター要素はその主要表面が前記スロット溝内の位置から
前記本体部材の外部表面へ延在しており且つ前記主要表
面の一部が前記切削縁に近接して露出されており、もっ
て前記すくい面は前記切削縁から延びる第１の、ダイア
モンドフィルムすくい面部分と、前記切削縁から離れた
側の前記第１すくい面部分の境界から切削縁と概ね離れ
る方向へ延びる第２の、基材すくい面部分とを具備し、
該第２のすくい面部分の半径方向のすくい角は前記スロ
ット溝にあり且つ前記基材すくい面部分の下側にある主
要表面の前記一部の面と、前記回転軸及び前記境界を通
過する面とのなす角度より小さいことを特徴とする、ダ
イアモンドフィルムを用いた回転切削工具が提供され
る。
【０００９】切削面は少なくとも０°のすくい角を有す
るように配置され、望ましくはそれより大きく且つ約２
５°までである。ここで定義しているように、「すくい
角」とは、切削面の上部又は切削縁の部分と作動面に直
角な面との間の角である。切削面は本体部材の外面に平
行で且つ隣接して延びているスロット溝ないしポケット
を有する。この溝のスロット部は本体部材の一部によっ
てその両側及び底部が規定され、且つ溝部分はスロット
部の上側に位置し且つ本体部材の一部によってその両側
の一方のみが規定され、該スロット溝にポリクリスタル
・ダイアモンドのフィルムが設けられ、該フィルムはス
ロット溝が切削縁を形成すように前記スロット部の上側
でのみ切削面に連接している。
るように配置され、望ましくはそれより大きく且つ約２
５°までである。ここで定義しているように、「すくい
角」とは、切削面の上部又は切削縁の部分と作動面に直
角な面との間の角である。切削面は本体部材の外面に平
行で且つ隣接して延びているスロット溝ないしポケット
を有する。この溝のスロット部は本体部材の一部によっ
てその両側及び底部が規定され、且つ溝部分はスロット
部の上側に位置し且つ本体部材の一部によってその両側
の一方のみが規定され、該スロット溝にポリクリスタル
・ダイアモンドのフィルムが設けられ、該フィルムはス
ロット溝が切削縁を形成すように前記スロット部の上側
でのみ切削面に連接している。
【００１０】
【作用】ダイアモンドフィルムは約０．００６〜０．０
４０インチ（０．１５〜１．０ｍｍ）の厚さに形成する
ことができる。その結果、フルート状部分の溝はこのダ
イアモンドフィルムを収容するために本体部材の材料を
それ程多く削除する必要はない。更に、スロットはダイ
アモンドフィルムを確実に装着することを可能にし、極
めて耐久性のある切削工具を製造することができる。
４０インチ（０．１５〜１．０ｍｍ）の厚さに形成する
ことができる。その結果、フルート状部分の溝はこのダ
イアモンドフィルムを収容するために本体部材の材料を
それ程多く削除する必要はない。更に、スロットはダイ
アモンドフィルムを確実に装着することを可能にし、極
めて耐久性のある切削工具を製造することができる。
【００１１】ダイアモンドフィルムをスロット溝に充填
して使用するという概念は、種々の異なる工具において
適用可能であるが、特に丸形又はシリンダ状の工具、例
えばエンドミル（側面及び端面を切断）、回転ビット
（エンドミルと同様、ただし操作速度がより速く且つよ
りクリアランスがある）、カウンタシンク（ねじを受け
入れるドリル穴の先端ないし底部の成形）等に使用する
のに好適である。
して使用するという概念は、種々の異なる工具において
適用可能であるが、特に丸形又はシリンダ状の工具、例
えばエンドミル（側面及び端面を切断）、回転ビット
（エンドミルと同様、ただし操作速度がより速く且つよ
りクリアランスがある）、カウンタシンク（ねじを受け
入れるドリル穴の先端ないし底部の成形）等に使用する
のに好適である。
【００１２】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて詳細に説明する。図１〜３は、２つのフルート状
部分１２及び１４を有する本体１１を具備するエンドミ
ル１０を示す。各フルート状部分は切削面（すくい面）
１６及び平坦面１８を有する。図３に最もよく示すよう
に、切削面１６内にて切削縁２０の周りにスロット溝２
２が設けられている。このスロット溝２２はその内部に
配設されたポリクリスタル・ダイアモンドのフィルム２
４を有する。切削面１６に沿った長さｘ方向に延びてい
るダイアモンドフィルムの部分のみ、スロット溝２２の
溝部分の内部に存在せず、のスロット溝２２の溝部分は
切削面１６に沿って距離ｙだけ延びている。この溝部分
は、本体部材１１を形成している材料によりその両側及
びその底部２３の境界が規定されている。このスロット
はダイアモンドフィルム１１を確実に固定する。図１に
最もよく示すように、スロット溝２２はフルート状部分
の一部に沿って距離ＤＬ延びている。この距離ＤＬは工
具の最終的な用途及びフルート部分の長さに依存する。
例えば、距離ＤＬはフルート部分の長さとほぼ等しく、
或いは図示のように、フルート部分の長さより短くても
良い。スロット溝２２の内部に含まれるダイアモンドフ
ィルム２４は単一の部片であってもよく、或いは２つ又
はそれ以上の部片から成っていても良い。この実施例で
説明している厚さを有する現状のダイアモンドフィルム
では、約４インチ（１０．２ｃｍ）の長さのものが市販
されている。
ついて詳細に説明する。図１〜３は、２つのフルート状
部分１２及び１４を有する本体１１を具備するエンドミ
ル１０を示す。各フルート状部分は切削面（すくい面）
１６及び平坦面１８を有する。図３に最もよく示すよう
に、切削面１６内にて切削縁２０の周りにスロット溝２
２が設けられている。このスロット溝２２はその内部に
配設されたポリクリスタル・ダイアモンドのフィルム２
４を有する。切削面１６に沿った長さｘ方向に延びてい
るダイアモンドフィルムの部分のみ、スロット溝２２の
溝部分の内部に存在せず、のスロット溝２２の溝部分は
切削面１６に沿って距離ｙだけ延びている。この溝部分
は、本体部材１１を形成している材料によりその両側及
びその底部２３の境界が規定されている。このスロット
はダイアモンドフィルム１１を確実に固定する。図１に
最もよく示すように、スロット溝２２はフルート状部分
の一部に沿って距離ＤＬ延びている。この距離ＤＬは工
具の最終的な用途及びフルート部分の長さに依存する。
例えば、距離ＤＬはフルート部分の長さとほぼ等しく、
或いは図示のように、フルート部分の長さより短くても
良い。スロット溝２２の内部に含まれるダイアモンドフ
ィルム２４は単一の部片であってもよく、或いは２つ又
はそれ以上の部片から成っていても良い。この実施例で
説明している厚さを有する現状のダイアモンドフィルム
では、約４インチ（１０．２ｃｍ）の長さのものが市販
されている。
【００１３】スロット溝は適当な長さ及び幅を有する。
スロット溝の幅は概ね約０．０１０〜０．０４０インチ
（０．２５〜１．０ｍｍ）であり、最も好ましくは約
０．０１５〜０．０２５インチ（０．３８〜０．６３４
ｍｍ）である。スロット溝の長さは約０．２５〜４イン
チ（０．６３〜１０．２ｃｍ）であり、最も好ましくは
約０．５〜２インチ（１．２７〜５．１ｃｍ）であり、
更に最も好ましくは約０．５〜１．５インチ（１．２７
〜３．８１ｃｍ）である。溝部分ｙは概ね約０．７５〜
２インチ（１．８８〜５．１ｃｍ）であり、露出されて
いる切削部分ｘは概ね約０．５〜１．５インチ（１．２
７〜３．８１ｃｍ）である。
スロット溝の幅は概ね約０．０１０〜０．０４０インチ
（０．２５〜１．０ｍｍ）であり、最も好ましくは約
０．０１５〜０．０２５インチ（０．３８〜０．６３４
ｍｍ）である。スロット溝の長さは約０．２５〜４イン
チ（０．６３〜１０．２ｃｍ）であり、最も好ましくは
約０．５〜２インチ（１．２７〜５．１ｃｍ）であり、
更に最も好ましくは約０．５〜１．５インチ（１．２７
〜３．８１ｃｍ）である。溝部分ｙは概ね約０．７５〜
２インチ（１．８８〜５．１ｃｍ）であり、露出されて
いる切削部分ｘは概ね約０．５〜１．５インチ（１．２
７〜３．８１ｃｍ）である。
【００１４】スロット溝の設計ではダイアモンドフィル
ムを工具に固定的に配置することが可能であり、その結
果ラグ付工具となる。ダイアモンドフィルムをわずか約
０．００６〜０．４０インチ（０．１５〜１．０ｍｍ）
の厚さに形成することが可能であることにより、スロッ
ト溝の幅ｗを最小に維持することができ、その結果、従
来の工具に比べ構造的に有利となる。更に、図１及び３
に示すように、切削面は０°より大きな、好ましくは約
５〜２５°、更に好ましくは１０〜１５°のすくい角に
形成することができる。図３はすくい角１５°の工具を
示している。すくい角を増加した結果、この種の工具の
切削効率はすくい角０°の従来の工具よりも著しく有利
なものとすることができる。
ムを工具に固定的に配置することが可能であり、その結
果ラグ付工具となる。ダイアモンドフィルムをわずか約
０．００６〜０．４０インチ（０．１５〜１．０ｍｍ）
の厚さに形成することが可能であることにより、スロッ
ト溝の幅ｗを最小に維持することができ、その結果、従
来の工具に比べ構造的に有利となる。更に、図１及び３
に示すように、切削面は０°より大きな、好ましくは約
５〜２５°、更に好ましくは１０〜１５°のすくい角に
形成することができる。図３はすくい角１５°の工具を
示している。すくい角を増加した結果、この種の工具の
切削効率はすくい角０°の従来の工具よりも著しく有利
なものとすることができる。
【００１５】図１〜３に示すエンドミルは、先ず最初、
シリンダ状の板部材１１にスロット溝を機械加工するこ
とにより形成するのが好ましい。これは、例えばグライ
ンド切削、ミル切削、放電加工（ＥＤＭ）等の従来の技
術で行うことができる。次に、同様の技術によってフル
ート状部分１２及び１４が機械加工される。次に、ダイ
アモンドフィルムが、スロット溝２２内に嵌合できるよ
うに、好ましくはレーザ切削により形成され且つ機械加
工される。次に、ダイアモンドフィルムが、好ましくは
金属ろう付け用ペーストを使用した標準的なろう付け技
術により、スロット溝に接合される。金属ろう付け用ペ
ーストは従来技術においてよく知られており、ろう材料
の化学的組成は臨界的な重要性はないが、一般に銀、
金、パラジウム、等を基礎とするものである。上述の金
属に加えて、ろう材料は更にダイアモンドフィルムとの
境界面にてカーバイドを形成することのできる金属、例
えばＴｉ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｎ等を含んでいるのが望まし
い。このような金属は０．５〜１０容量％含まれるのが
望ましい。ろう付けは、制限された雰囲気においてＴｉ
又はＴａを含んだ通常の銀ろうを使用した方法で行うの
が望ましい。
シリンダ状の板部材１１にスロット溝を機械加工するこ
とにより形成するのが好ましい。これは、例えばグライ
ンド切削、ミル切削、放電加工（ＥＤＭ）等の従来の技
術で行うことができる。次に、同様の技術によってフル
ート状部分１２及び１４が機械加工される。次に、ダイ
アモンドフィルムが、スロット溝２２内に嵌合できるよ
うに、好ましくはレーザ切削により形成され且つ機械加
工される。次に、ダイアモンドフィルムが、好ましくは
金属ろう付け用ペーストを使用した標準的なろう付け技
術により、スロット溝に接合される。金属ろう付け用ペ
ーストは従来技術においてよく知られており、ろう材料
の化学的組成は臨界的な重要性はないが、一般に銀、
金、パラジウム、等を基礎とするものである。上述の金
属に加えて、ろう材料は更にダイアモンドフィルムとの
境界面にてカーバイドを形成することのできる金属、例
えばＴｉ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｎ等を含んでいるのが望まし
い。このような金属は０．５〜１０容量％含まれるのが
望ましい。ろう付けは、制限された雰囲気においてＴｉ
又はＴａを含んだ通常の銀ろうを使用した方法で行うの
が望ましい。
【００１６】ダイアモンドフィルムをスロット溝に接合
する他の方法或いはより望ましくない方法によると、ポ
リクリスタルのダイアモンドフィルムの表面を、約０．
５〜２μの厚さを有するＴｉフィルムでコーティング
し、次いでＰＶＤ方法によって約１〜１０μの厚さを有
するＮｉフィルムでコーティングし、次に通常の銀ろう
のフィルムをろう付けしなければならないこととなる。
する他の方法或いはより望ましくない方法によると、ポ
リクリスタルのダイアモンドフィルムの表面を、約０．
５〜２μの厚さを有するＴｉフィルムでコーティング
し、次いでＰＶＤ方法によって約１〜１０μの厚さを有
するＮｉフィルムでコーティングし、次に通常の銀ろう
のフィルムをろう付けしなければならないこととなる。
【００１７】工具１０の本体部材１１は、他の適当な材
料、例えば鋼等も使用できるが、好ましくは硬化カーバ
イド合金からなる成る。本体部材は、粒径が約１μ以下
で５〜１０重量％のコバルトを含む微細タングステンカ
ーバイドを約９０〜９５％含んでいるので望ましい。他
の成分、例えばタンタル、ニッケル、又はハフニウムも
含んでいてもよい。
料、例えば鋼等も使用できるが、好ましくは硬化カーバ
イド合金からなる成る。本体部材は、粒径が約１μ以下
で５〜１０重量％のコバルトを含む微細タングステンカ
ーバイドを約９０〜９５％含んでいるので望ましい。他
の成分、例えばタンタル、ニッケル、又はハフニウムも
含んでいてもよい。
【００１８】ポリクリスタルダイアモンドのフィルム
は、従来技術で知られている方法で製造することができ
る。この従来技術としては、例えば（特開昭５８−１０
０４９４号公報に概略開示されているような）マイクム
波プラズマを使用した化学的蒸着方法（ＣＶＤ）、（特
開昭５８−９１１００号公報に開示されているような）
中性イオンＣＶＤ方法、プラズマトーチ技術、又はアー
クジェット処理方法を含み、十分な剛性を有するダイア
モンド材を製造する。この実施例では、ポリクリスタル
・ダイアモンドのフィルムをアークジェット方法で製造
するのが望ましい。アークジェット蒸着方法で使用する
蒸着装置の形式としては、例えば米国特許第４，６８
２，５６４号に開示されている装置を採用することがで
きる。現在公知の方法には、一般に、加熱ワイヤ、燃焼
トーチ、プラズマトーチ、マイクロ波源、アークジェッ
ト、等でもってガスを加熱してプラズマ状にすることに
よりガス促進剤としての水素を分離すること、及びカー
ボン源としてのメタンを分離することが知られている。
加熱により、例えば、シリコン又はモリブデンのような
添加基材の表面近くに部分的な真空を形成し、その結果
その層の上にダイアモンドを形成する。
は、従来技術で知られている方法で製造することができ
る。この従来技術としては、例えば（特開昭５８−１０
０４９４号公報に概略開示されているような）マイクム
波プラズマを使用した化学的蒸着方法（ＣＶＤ）、（特
開昭５８−９１１００号公報に開示されているような）
中性イオンＣＶＤ方法、プラズマトーチ技術、又はアー
クジェット処理方法を含み、十分な剛性を有するダイア
モンド材を製造する。この実施例では、ポリクリスタル
・ダイアモンドのフィルムをアークジェット方法で製造
するのが望ましい。アークジェット蒸着方法で使用する
蒸着装置の形式としては、例えば米国特許第４，６８
２，５６４号に開示されている装置を採用することがで
きる。現在公知の方法には、一般に、加熱ワイヤ、燃焼
トーチ、プラズマトーチ、マイクロ波源、アークジェッ
ト、等でもってガスを加熱してプラズマ状にすることに
よりガス促進剤としての水素を分離すること、及びカー
ボン源としてのメタンを分離することが知られている。
加熱により、例えば、シリコン又はモリブデンのような
添加基材の表面近くに部分的な真空を形成し、その結果
その層の上にダイアモンドを形成する。
【００１９】この切削工具に使用しているダイアモンド
フィルムとしては、いかなるポリクリスタルダイアモン
ドでもが使用することができるが、高いヤング率のフィ
ルムを具備し且つ高い熱的安定性を有する切削工具を使
用するのが望ましい。ヤング率は約１０００ＧＰａより
大きく且つ熱的安定性は空気中で約７００℃より大きい
のが望ましい。
フィルムとしては、いかなるポリクリスタルダイアモン
ドでもが使用することができるが、高いヤング率のフィ
ルムを具備し且つ高い熱的安定性を有する切削工具を使
用するのが望ましい。ヤング率は約１０００ＧＰａより
大きく且つ熱的安定性は空気中で約７００℃より大きい
のが望ましい。
【００２０】図１〜３にエンドミルを示しているが、ダ
イアモンドフィルムを含むスロット溝を具備するフルー
ト状の工具を構成する概念を、他のエンドミルに採用す
ることができる。この場合、例えば３又はそれ以上のフ
ルート部を有することもでき、例えばリーマ、回転ビッ
ト、カウンタシンク、及びドリルビットのような他の丸
形工具に採用することもできる。
イアモンドフィルムを含むスロット溝を具備するフルー
ト状の工具を構成する概念を、他のエンドミルに採用す
ることができる。この場合、例えば３又はそれ以上のフ
ルート部を有することもでき、例えばリーマ、回転ビッ
ト、カウンタシンク、及びドリルビットのような他の丸
形工具に採用することもできる。
【００２１】例えば、図４は図１〜３に示したものと類
似するエンドミル３０の正面図であるが、図１〜３のよ
うに２つのフルート部の代わりに、３つのフルート部を
有する。フルート部３３はスロット溝３６を有する平坦
面３４を具備し、スロット溝には切削面３３内に配置さ
れたダイアモンドフィルムを有する。図５は５つのフル
ート部を有するリーマ４０の側面図であり、各フルート
部は切削面４４及び平坦面４６を有する。図示のよう
に、スロット溝４８はダイアモンドフィルム５０を具備
している。
似するエンドミル３０の正面図であるが、図１〜３のよ
うに２つのフルート部の代わりに、３つのフルート部を
有する。フルート部３３はスロット溝３６を有する平坦
面３４を具備し、スロット溝には切削面３３内に配置さ
れたダイアモンドフィルムを有する。図５は５つのフル
ート部を有するリーマ４０の側面図であり、各フルート
部は切削面４４及び平坦面４６を有する。図示のよう
に、スロット溝４８はダイアモンドフィルム５０を具備
している。
【００２２】次に、本発明の具体的な実施例について説
明するが、本発明は下記の具体的実施例に限定されるも
のではないことに留意すべきである。
明するが、本発明は下記の具体的実施例に限定されるも
のではないことに留意すべきである。
【００２３】実施例１ 本発明のエンドミルを準備した。４インチ（１０．２ｃ
ｍ）の長さ及び０．５インチ（１．２７ｃｍ）の直径を
有するシリンダ状のタングステン・カーバイド棒に機械
加工を施して２つのスロット溝をシリンダの対向側に形
成した。このスロット溝は深さが０．０３５インチ
（０．９ｍｍ）、幅が０．０２０インチ（０．５ｍ
ｍ）、及び長さが０．７５インチ（１．９ｍｍ）であっ
た。次に、その素材にグラインダにより機械加工を施
し、２つのフルート部を形成し、各フルート部の切削面
は０．３７５インチ（０．９５ｃｍ）の深さ及び１．１
２５インチ（２．８６ｃｍ）の長さを有するように加工
した。各切削面は、スロット溝がほぼ本体部材の周縁で
もって切削面の表面に交差するように配置されていた。
切削面は１５°のすくい角を有するように形成した。
ｍ）の長さ及び０．５インチ（１．２７ｃｍ）の直径を
有するシリンダ状のタングステン・カーバイド棒に機械
加工を施して２つのスロット溝をシリンダの対向側に形
成した。このスロット溝は深さが０．０３５インチ
（０．９ｍｍ）、幅が０．０２０インチ（０．５ｍ
ｍ）、及び長さが０．７５インチ（１．９ｍｍ）であっ
た。次に、その素材にグラインダにより機械加工を施
し、２つのフルート部を形成し、各フルート部の切削面
は０．３７５インチ（０．９５ｃｍ）の深さ及び１．１
２５インチ（２．８６ｃｍ）の長さを有するように加工
した。各切削面は、スロット溝がほぼ本体部材の周縁で
もって切削面の表面に交差するように配置されていた。
切削面は１５°のすくい角を有するように形成した。
【００２４】ポリクリスタル・ダイアモンドのフィルム
は、実質上、米国特許第４，６８２，５６４号に開示さ
れているＤＣアークジェット蒸着法により形成した。こ
のフィルムは厚さ０．０１８インチ（０．４６ｍｍ）、
ヤング率１１４０ＧＰａ、熱的安定性が空気中で７００
℃以上であるように設定した。ダイアモンドフィルムは
レーザにより、０．０４×０．７５インチ（１×１９．
１ｍｍ）の寸法に切断した。次に、約９００℃の温度で
銀−銅及びチタンを含む活性ろうを使用し、制限された
アルゴン雰囲気内でろう付けすることにより、ダイアモ
ンドフィルムが各スロット溝にろう付けされた。ダイア
モンドフィルムは一旦、長さ０．７５インチ（１９．１
ｍｍ）の露出面を有し、切削面の表面の一部として整合
するようにされた。
は、実質上、米国特許第４，６８２，５６４号に開示さ
れているＤＣアークジェット蒸着法により形成した。こ
のフィルムは厚さ０．０１８インチ（０．４６ｍｍ）、
ヤング率１１４０ＧＰａ、熱的安定性が空気中で７００
℃以上であるように設定した。ダイアモンドフィルムは
レーザにより、０．０４×０．７５インチ（１×１９．
１ｍｍ）の寸法に切断した。次に、約９００℃の温度で
銀−銅及びチタンを含む活性ろうを使用し、制限された
アルゴン雰囲気内でろう付けすることにより、ダイアモ
ンドフィルムが各スロット溝にろう付けされた。ダイア
モンドフィルムは一旦、長さ０．７５インチ（１９．１
ｍｍ）の露出面を有し、切削面の表面の一部として整合
するようにされた。
【００２５】工具の製造を完了するために、切削縁をク
ラインダにより機械加工し、鋭利な縁に形成し、基材の
形状にダイアモンドフィルムを適合させた。
ラインダにより機械加工し、鋭利な縁に形成し、基材の
形状にダイアモンドフィルムを適合させた。
【００２６】実施例２ 実施例１のエンドミルの特性を、ダイアモンド粒の炭素
繊維強化グラファイトのラミネートである宇宙複合材料
の機械加工によって得られた、ダイアモンド粒をろう付
けで接合したものがら製造した、従来の簡素な工具材料
の特性と比較した。例えば、ノートン会社の「ＭＳＬ」
のような、ダイアモンド粒の単一の層を含む従来のエン
ドミルは、１分当り約２０〜４０インチ（５１〜１０２
ｃｍ）の縁加工速度で、現在稼働している。
繊維強化グラファイトのラミネートである宇宙複合材料
の機械加工によって得られた、ダイアモンド粒をろう付
けで接合したものがら製造した、従来の簡素な工具材料
の特性と比較した。例えば、ノートン会社の「ＭＳＬ」
のような、ダイアモンド粒の単一の層を含む従来のエン
ドミルは、１分当り約２０〜４０インチ（５１〜１０２
ｃｍ）の縁加工速度で、現在稼働している。
【００２７】従来のエンドミルとの採取の比較テストで
は、この工具は従来の工具と同一のパラメータで作動さ
せた。複合部分の完成部分は判断した従来の工具より優
れているものと判断された。次の操作では、この工具の
現在のパラメータの２倍の速度で実施例１の工具を作動
させた。熱の蓄積は観測されなかった。また、完成部分
の出来ばえは良好であった。
は、この工具は従来の工具と同一のパラメータで作動さ
せた。複合部分の完成部分は判断した従来の工具より優
れているものと判断された。次の操作では、この工具の
現在のパラメータの２倍の速度で実施例１の工具を作動
させた。熱の蓄積は観測されなかった。また、完成部分
の出来ばえは良好であった。
【００２８】次に、工具を規定のパラメータの３倍及び
４倍の速度で実施例１の工具を作動させ、最終的な機械
の速度を１分当り１２５インチ（３１７．５ｃｍ）とし
て作動させた。上塗りの問題、ラミネート損傷の問題或
いは熱的な問題は発生しなかった。ダイアモンドの厚さ
はフィルムの縁部において良好に維持された。したがっ
て、実施例１の工具は、従来の工具と比較して時間当り
４倍の利得を生ずる結果となり、完成部分が良好な仕上
がりであることが判明した。
４倍の速度で実施例１の工具を作動させ、最終的な機械
の速度を１分当り１２５インチ（３１７．５ｃｍ）とし
て作動させた。上塗りの問題、ラミネート損傷の問題或
いは熱的な問題は発生しなかった。ダイアモンドの厚さ
はフィルムの縁部において良好に維持された。したがっ
て、実施例１の工具は、従来の工具と比較して時間当り
４倍の利得を生ずる結果となり、完成部分が良好な仕上
がりであることが判明した。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、耐久性があり且つ製造
するのに高価でない、ダイアモンドフィルムの切削面を
具備しているフルート状切削工具が得られる。また、０
°より大きいすくい角を有する切削面を有するダイアモ
ンド切削面を具備するフルート状切削工具が得られる。
するのに高価でない、ダイアモンドフィルムの切削面を
具備しているフルート状切削工具が得られる。また、０
°より大きいすくい角を有する切削面を有するダイアモ
ンド切削面を具備するフルート状切削工具が得られる。
【図１】本発明の切削工具の側面図である。
【図２】図１に示した切削工具の正面図である。
【図３】図２に示したスロット通路の拡大した正面図で
ある。
ある。
【図４】本発明の他の切削工具の正面図である。
【図５】本発明の更に他の切削工具の正面図である。
１０…エンドミル １１…本体部分 １２…フルート状部分 １４…フルート状部分 １６…切削面 １８…平坦面 ２０…切削縁 ２２…スロット溝 ２４…ダイアモンドフィルム ３０…エンドミル ３２…フルート状部分 ３３…切削面 ３４…平坦面 ３６…スロット溝 ４０…リーマ ４４…切削面 ４６…平坦面 ４８…スロット溝 ５０…ダイアモンドフィルム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーブン ジェイ．ブロックス アメリカ合衆国，ワシントン 98642, リッジフィールド，エヌイー サーティ ース コート 16513 (56)参考文献 特開 昭56−45318（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−21076（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−277412（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−169209（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−130318（ＪＰ，Ｕ) 特公 平２−48371（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23C 5/10 B23B 51/00
Claims (17)
- 【請求項１】 基材から成る内部コア及び外部表面を有
する本体部材を備え、該本体部材はその長さの少なくと
も一部に沿ってフルート状に形成され、且つ少なくとも
１つのフルート状部分を有し、該フルート状部分は、前
記本体部材の外部表面における切削縁にて終了するすく
い面を有するウェッジ形状部分を規定し、該ウェッジ状
部分は前記基材の中に配置され且つ前記本体部材の切削
縁に平行にかつ隣接して延びているスロット溝を有し、
該スロット溝は化学蒸着により付着されたダイアモンド
フィルム・カッター要素を具備し、該カッター要素はそ
の主要表面が前記スロット溝内の位置から前記本体部材
の外部表面へ延在しており且つ前記主要表面の一部が前
記切削縁に近接して露出されており、もって前記すくい
面は前記切削縁から延びる第１の、ダイアモンドフィル
ムすくい面部分と、前記切削縁から離れた側の前記第１
すくい面部分の境界から切削縁と概ね離れる方向へ延び
る第２の、基材すくい面部分とを具備し、該第２のすく
い面部分の半径方向のすくい角は前記スロット溝にあり
且つ前記基材すくい面部分の下側にある主要表面の前記
一部の面と、前記回転軸及び前記境界を通過する面との
なす角度より小さいことを特徴とする、ダイアモンドフ
ィルムを用いた回転切削工具。 - 【請求項２】 少なくとも２つのフルート状部分が設け
られていることを特徴とする請求項１に記載の切削工
具。 - 【請求項３】 第２のすくい面部分は、少なくとも約５
°のすくい角を具備することを特徴とする請求項１に記
載の切削工具。 - 【請求項４】 第２のすくい面部分は、約５°〜２５°
のすくい角を具備することを特徴とする請求項１に記載
の切削工具。 - 【請求項５】 第２のすくい面部分は、約１０°〜２０
°のすくい角を具備することを特徴とする請求項１に記
載の切削工具。 - 【請求項６】 第２のすくい面部分は、約２０°のすく
い角を具備することを特徴とする請求項１に記載の切削
工具。 - 【請求項７】 ダイアモンドフィルムは約０．００６〜
０．０４０インチ（０．１５〜１．０ｍｍ）の厚さであ
ることを特徴とする請求項１に記載の切削工具。 - 【請求項８】 ダイアモンドフィルムは単一の部片であ
ることを特徴とする請求項１に記載の切削工具。 - 【請求項９】 本体部分は略シリンダ状の形状を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の切削工具。 - 【請求項１０】 フルート状部分は本体部材の長さの一
部にのみ延長されていることを特徴とする請求項９に記
載の切削工具。 - 【請求項１１】 ダイアモンドフィルムはフロート状部
分の長さの一部にのみ延長されていることを特徴とする
請求項１に記載の切削工具。 - 【請求項１２】 ダイアモンドフィルムは低圧蒸着技術
によって成長された化学蒸着ダイアモンドフィルムであ
ることを特徴とする請求項１に記載の切削工具。 - 【請求項１３】 ダイアモンドフィルムは少なくとも約
１０００ＧＰａのヤング率を有することを特徴とする請
求項１に記載の切削工具。 - 【請求項１４】 ダイアモンドフィルムは空気中で少な
くとも約７００℃の温度で熱的な安定性を有することを
特徴とする請求項１に記載の切削工具。 - 【請求項１５】 工具はエンドミルであることを特徴と
する請求項１に記載の切削工具。 - 【請求項１６】 本体部分はタングステン・カーバイド
から成ることを特徴とする請求項１に記載の切削工具。 - 【請求項１７】 本体部分は鋼からなることを特徴とす
る請求項１に記載の切削工具。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US84861792A | 1992-03-09 | 1992-03-09 | |
| US848617 | 1992-03-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0623615A JPH0623615A (ja) | 1994-02-01 |
| JP3052977B2 true JP3052977B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=25303802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5048035A Expired - Fee Related JP3052977B2 (ja) | 1992-03-09 | 1993-03-09 | ダイアモンドフィルムを用いた切削工具 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5326195A (ja) |
| EP (1) | EP0560253B1 (ja) |
| JP (1) | JP3052977B2 (ja) |
| CA (1) | CA2089121C (ja) |
| DE (1) | DE69315242T2 (ja) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9216699D0 (en) * | 1992-08-06 | 1992-09-23 | British Aerospace | Cutting tools of composite carbide construction |
| DE4341503A1 (de) * | 1993-12-06 | 1995-06-08 | Beck August Gmbh Co | Vorrichtung zum Feinbearbeiten von Bohrungen |
| DE4441648A1 (de) * | 1994-11-23 | 1996-05-30 | Beck August Gmbh Co | Verfahren zur Herstellung von Rohlingen für Führungsleisten für Einschneiden-Reibahlen und zum Finishen von Einschneiden-Reibahlen |
| US5643523A (en) * | 1995-04-18 | 1997-07-01 | Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corp. | Method of manufacturing diamond-coated cutting tool inserts |
| US6398467B1 (en) * | 1996-01-22 | 2002-06-04 | Dana Corporation | One piece cutter body |
| US5716170A (en) * | 1996-05-15 | 1998-02-10 | Kennametal Inc. | Diamond coated cutting member and method of making the same |
| AU1456100A (en) * | 1998-12-08 | 2000-06-26 | Robert Paul Radtke | Microwave brazing process and brazing composition for tsp diamond |
| EP1039378A3 (en) * | 1999-03-01 | 2004-04-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Improvements in object-oriented computer processing |
| JP2001300813A (ja) * | 2000-02-18 | 2001-10-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ボールエンドミル |
| JP4381970B2 (ja) | 2004-09-30 | 2009-12-09 | 株式会社リコー | 現像剤規制部材、この現像剤規制部材の製造方法及びこれを用いた現像機及びこの現像機を用いた画像形成装置又はプリンタ |
| CN100396413C (zh) * | 2006-06-30 | 2008-06-25 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 镁合金变速器箱体专用铰刀 |
| US20080240869A1 (en) * | 2007-04-02 | 2008-10-02 | Zibra, Llc | Reverse tipped router bit |
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| WO2011020859A1 (de) * | 2009-08-19 | 2011-02-24 | Cemecon Ag | Beschichtetes werkzeug |
| TWI566863B (zh) * | 2009-09-30 | 2017-01-21 | 住友化學股份有限公司 | 膜片之端面加工用切刀及具有該切刀之加工機，以及膜片之端面加工方法 |
| US9463531B2 (en) * | 2009-10-23 | 2016-10-11 | Kennametal Inc. | Three-dimensional surface shaping of rotary cutting tool edges with lasers |
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| DE102014207510B4 (de) | 2014-04-17 | 2021-12-16 | Kennametal Inc. | Zerspanungswerkzeug sowie Verfahren zum Herstellen eines Zerspanungswerkzeugs |
| DE102014207507B4 (de) | 2014-04-17 | 2021-12-16 | Kennametal Inc. | Zerspanungswerkzeug sowie Verfahren zum Herstellen eines Zerspanungswerkzeugs |
| US9643282B2 (en) | 2014-10-17 | 2017-05-09 | Kennametal Inc. | Micro end mill and method of manufacturing same |
| US10350733B2 (en) * | 2014-12-10 | 2019-07-16 | Smith International, Inc. | Ultra-hard material cutting elements and methods of manufacturing the same with a metal-rich intermediate layer |
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