JP3161423U - Grinding tool - Google Patents
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Abstract
【課題】超精密金型や超精密部品に対して、微細研削を行うことができる研削工具を提供することを課題とする。【解決手段】台金12と、この台金12の先に接合される多結晶焼結ダイヤ層13と、を備える研削工具において、多結晶焼結ダイヤ層13は、台金12に接合される本体部14と、本体部14の先端から先方に突出する突出部15と、突出部15の先端に放電加工によって半球状に形成される半球部16と、半球部16の放電加工時に半球部16の表面に多数形成されるダイヤモンド粒子の凸部17であって、被削材を研削する半球面状の刃部20と、からなる。【効果】超硬合金の研削を可能にすると共に、超精密金型や超精密部品に対して微細研削を行うことができる。【選択図】図2An object of the present invention is to provide a grinding tool capable of performing fine grinding on an ultraprecision mold and an ultraprecision part. In a grinding tool including a base metal 12 and a polycrystalline sintered diamond layer 13 joined to the tip of the base metal 12, the polycrystalline sintered diamond layer 13 is joined to the base metal 12. The main body part 14, the projecting part 15 projecting forward from the front end of the main body part 14, the hemispherical part 16 formed hemispherically at the front end of the projecting part 15 by electric discharge machining, and the hemispherical part 16 at the time of electric discharge machining of the hemispherical part 16 And a hemispherical blade portion 20 for grinding a work material. [Effects] It is possible to grind cemented carbide and finely grind ultra-precision molds and ultra-precision parts. [Selection] Figure 2
Description
本考案は、研削工具の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a grinding tool.
従来、研削工具として、cBN(立方晶窒化硼素)焼結体で刃部を構成したボールエンドミルが広く実用に供されている。このcBN焼結体は、高硬度綱の研削に適しているが、被削材が超硬合金の場合、直ぐに摩滅してしまうという問題がある。しかし、近年、超硬合金にも研削を施したいという要望が高まっており、この要求に応えることができるボールエンドミルが提案されている(例えば、特許文献1(図1)参照。)。 Conventionally, as a grinding tool, a ball end mill having a blade portion made of a cBN (cubic boron nitride) sintered body has been widely used in practice. Although this cBN sintered body is suitable for grinding a high hardness steel, there is a problem in that it is worn away immediately when the work material is a cemented carbide. However, in recent years, there has been an increasing demand for grinding cemented carbide, and a ball end mill that can meet this demand has been proposed (see, for example, Patent Document 1 (FIG. 1)).
特許文献1を次図に基づいて説明する。
図11は従来の技術の基本構成を説明する図であり、ボールエンドミル100は、多結晶焼結ダイヤ層で構成されており、先端に設けられる一対の半円状の底刃101と、螺旋状に設けられる一対の外周刃102と、を備える。
FIG. 11 is a diagram for explaining the basic configuration of the prior art. The
ところで、工業製品の小型化・高精度化に伴い、小型の超精密部品向けの金型の需要が増加している。このため、金型を研削する工具には、極めて細かい研削加工ができて、より精密な仕上がりが得られる微細研削の機能が求められる。 By the way, with the miniaturization and high precision of industrial products, the demand for molds for small super precision parts is increasing. For this reason, a tool for grinding a die is required to have a fine grinding function capable of performing extremely fine grinding and obtaining a more precise finish.
しかし、ボールエンドミル100は、一般の工業製品用の金型に用いられるものであり、底刃101で研削した研削面の仕上げ面粗さは、刃付けに用いた機械加工の性能以上には小さくなり得ないため、限界がある。すなわち、ボールエンドミル100を用いて、超精密金型や超精密部品に微細加工を行うことは、困難である。
However, the
そこで、超精密金型や超精密部品に対して、微細研削を行うことができる研削技術が望まれる。 Therefore, a grinding technique capable of performing fine grinding on an ultraprecision mold and an ultraprecision part is desired.
本考案は、超精密金型や超精密部品に対して、微細研削を行うことができる研削工具を提供することを課題とする。 This invention makes it a subject to provide the grinding tool which can perform fine grinding with respect to an ultraprecision metal mold | die and an ultraprecision component.
請求項1に係る考案は、台金と、この台金の先に接合される多結晶焼結ダイヤ層と、を備える研削工具において、
前記多結晶焼結ダイヤ層は、前記台金に接合される本体部と、
この本体部の先端から先方に突出する突出部と、
この突出部の先端に放電加工によって半球状に形成される半球部と、
この半球部の放電加工時に前記半球部の表面に多数形成されるダイヤモンド粒子の凸部であって、被削材を研削する半球面状の刃部と、からなることを特徴とする。
The invention according to
The polycrystalline sintered diamond layer has a main body joined to the base metal,
A projecting portion projecting forward from the tip of the main body,
A hemispherical portion formed into a hemispherical shape by electric discharge machining at the tip of the protruding portion;
The hemispherical portion comprises a hemispherical blade portion which is a convex portion of diamond particles formed on the surface of the hemispherical portion during electric discharge machining and which grinds the work material.
請求項2に係る考案では、前記突出部は、円柱形状を呈していることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is characterized in that the protruding portion has a cylindrical shape.
請求項3に係る考案では、前記突出部は、円錐形状を呈していることを特徴とする。
The invention according to
請求項1に係る考案では、多結晶焼結ダイヤ層は、突出部の先端に放電加工によって半球状に形成される半球部と、この半球部の放電加工時に前記半球部の表面に多数形成されるダイヤモンド粒子の凸部であって、被削材を研削する半球面状の刃部と、を備えている。
In the invention according to
球面状に形成される極めて微細なダイヤモンド粒子の凸部で刃部を構成したので、この刃部を用いて被作材をより精密に研削することができる。また、刃部が多結晶焼結ダイヤ層の一部であるため、超硬合金の研削が可能となる。 Since the blade portion is formed by the convex portions of extremely fine diamond particles formed in a spherical shape, the workpiece can be ground more precisely using the blade portion. Further, since the blade portion is a part of the polycrystalline sintered diamond layer, the cemented carbide can be ground.
このように、本考案によれば、超硬合金の研削を可能にすると共に、超精密金型や超精密部品に対して、微細研削を行うことができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to grind cemented carbide, and it is possible to perform fine grinding on an ultraprecision mold and an ultraprecision part.
請求項2に係る考案では、突出部は、円柱形状を呈している。
突出部が円柱形状であるため、被削面に対して(被削面の法線に対して)工具を傾けても、突出部が被削面と干渉しにくくなる。このため、半球面状の刃部において、刃部中心から離れた位置での研削が容易になる。刃部中心から離れた位置では、被削面と刃部との接触面積が広く確保できるので、研削作業も速くでき、研削面の仕上がりも良くなる。
In the device according to claim 2, the projecting portion has a cylindrical shape.
Since the projecting portion has a cylindrical shape, the projecting portion is less likely to interfere with the work surface even if the tool is tilted with respect to the work surface (with respect to the normal line of the work surface). For this reason, in the hemispherical blade portion, grinding at a position away from the center of the blade portion is facilitated. At a position away from the center of the blade portion, a large contact area between the work surface and the blade portion can be ensured, so that the grinding operation can be performed quickly and the finish of the ground surface is improved.
請求項3に係る考案では、突出部は、円錐形状を呈していることを特徴とする。
突出部が本体側へ徐々に太くなる形状であるため、研削時に被削材から受ける抵抗力に対して、突出部の根元(突出部の本体部との接合部)の強度を高めることができる。
The invention according to
The shape of the protrusion gradually thickens toward the main body, so the strength of the root of the protrusion (joining portion of the protrusion with the main body) can be increased against the resistance force received from the work material during grinding. .
本考案の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
本考案の実施例を図面に基づいて説明する。
図1に示されるように、研削工具10は、ボールエンドミルとして用いられるものであり、円柱状のシャンク11と、このシャンク11の先端に接合される円柱状の台金12と、この台金12の先に接合される多結晶焼結ダイヤ層13と、からなる。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the
寸法を例示すると、研削工具10の全長Lは20〜60mm、シャンク11の外径Dは2〜6mm、台金12及び多結晶焼結ダイヤ層13の外径dは0.05〜2.0mmである。
For example, the overall length L of the
多結晶焼結ダイヤ層13は、微細なダイヤモンド粒子をNi、Coなどの結合剤と混ぜて高温高圧で焼結してなり、一般にPCD(Polycrystalline Diamond)と呼ばれる。単結晶ダイヤ層に比較して、安価なダイヤモンド粉末を使用するため、多結晶焼結ダイヤ層13は低コストで製造できる。
The polycrystalline sintered
図2に示されるように、多結晶焼結ダイヤ層13は、台金12に接合される本体部14と、この本体部14の先端から先方に突出する突出部15と、この突出部15の先端に放電加工によって半球状に形成される半球部16と、この半球部16の放電加工時に半球部16の表面に多数形成されるダイヤモンド粒子の凸部17であって、被削材を研削する半球面状の刃部20と、からなる。
As shown in FIG. 2, the polycrystalline sintered
本体部14は、台金12との接合部分となる円柱状の接合部21と、接合部21の先端に設けられる円錐台状の第1テーパ部22と、第1テーパ部22の先端に設けられる円柱状の軸部23と、軸部23の先端に設けられ先方に向けて先細る第2テーパ部24と、からなる。
The
図3に示されるように、突出部15は、円柱状を呈している。
刃部20は、半球部16の表面全体に渡って設けられている。図では、突出部15の半径は、本体部14の先端面(第2テーパ部24の円形の先端面)の半径の1/2である。半球面状の刃部20の半径(突出部15の半径又は半球部16の半径と同じ)R1は、例示すると、0.025〜1.0mmである。
As shown in FIG. 3, the
The
図4に示されるように、本体部14と突出部15は、同一中心軸(工具の中心軸線25)上に形成されている。
As shown in FIG. 4, the
図5に示されるように、刃部20は、多数のダイヤモンド粒子の凸部17からなる。各々の凸部17は、不規則な形状を呈している。凸部17の周りに、放電加工の際に主として結合剤が抜ける(除去される)ことで形成される凹部が存在する。
As shown in FIG. 5, the
すなわち、図6に示されるように、放電加工により結合剤が除去されて凹部26、26が形成された結果、残ったダイヤモンド粒子が突き出たものが凸部17である。このダイヤモンド粒子からなる凸部17の上面及び縁が、切刃としての役割を果たす。なお、凹部26の寸法を例示すると、深さd1は0.5μm、穴の幅w(内径)は0.2〜20μmである。
That is, as shown in FIG. 6, as a result of forming the
以上に述べた多結晶焼結ダイヤ層の形成方法の一例を次に説明する。
図7に示されるように、先ず、円柱状のシャンク11と、このシャンク11の先端に接合された台金12と、この台金12の先に接合された多結晶焼結ダイヤ層13とからなる中間製品30を準備する。ここでの多結晶焼結ダイヤ層13には、本体部(図2、符号14)、突出部(図2、符号15)、半球部(図2、符号16)が設けられていない。
Next, an example of the method for forming the polycrystalline sintered diamond layer described above will be described.
As shown in FIG. 7, first, from a
この中間製品30をVブロック31に載せ、ローラ32で軽く抑える。Vブロック31は1個であってもよい。次に、シャンク11にコレットチャック33を連結する。コレットチャック33は回転軸34及びフレキシブルカップリング35を介してサーボモータ36で回される。フレキシブルカップリング35は、回転力を伝える作用を発揮すると共にサーボモータ36のモータ軸の振れが回転軸34に伝わらないようにする役割を有する。
This
また、放電加工のために、多結晶焼結ダイヤ層13の外周に臨ませる第1放電電極37Aと、多結晶焼結ダイヤ層13の先端に臨ませる第2放電電極37Bを準備する。
そして、多結晶焼結ダイヤ層13に第1放電電極37Aを臨ませ、サーボモータ36で回しながら、多結晶焼結ダイヤ層13に放電加工を施すことで、多結晶焼結ダイヤ層13の第1テーパ部(図2、符号22)、軸部(図2、符号23)、第2テーパ部(図2、符号24)、突出部(図2、符号15)及び半球部(図2、符号16)を形成する。
For electric discharge machining, a
Then, the
又は、静止状態の多結晶焼結ダイヤ層13の先端に第2放電電極37Bを臨ませ、多結晶焼結ダイヤ層13の第1テーパ部(図2、符号22)、軸部(図2、符号23)、第2テーパ部(図2、符号24)、突出部(図2、符号15)及び半球部(図2、符号16)を形成する。
Alternatively, the
放電加工の際、刃部(図5、符号20)は、半球部(図5、符号16)に形成される多数の凸部(図5、符号17)によって形成され、半球部の表面全体に渡って設けられる。すなわち、多結晶焼結ダイヤ層13の先端部を半球状に放電加工するだけで、極めて細かい凹凸状の切れ刃を突出部(図5、符号15)に刃付けすることができる。
During electric discharge machining, the blade portion (FIG. 5, reference numeral 20) is formed by a large number of convex portions (FIG. 5, reference numeral 17) formed on the hemispherical portion (FIG. 5, reference numeral 16), and is formed on the entire surface of the hemispherical portion. It is provided across. That is, by merely subjecting the tip of the polycrystalline
なお、放電条件を変えることで凸部(図6、符号17)の大きさや形状を調整することができる。凸部(図6、符号17)の大きさや形状を調整することで、要求される刃部の研削性能を得ることができる。また、凸部(図6、符号17)は、多結晶焼結ダイヤ層13における半球部以外の表面、又は、多結晶焼結ダイヤ層13全体に施されても差し支えない。
In addition, the magnitude | size and shape of a convex part (FIG. 6, code | symbol 17) can be adjusted by changing discharge conditions. The required grinding performance of the blade portion can be obtained by adjusting the size and shape of the convex portion (FIG. 6, reference numeral 17). Further, the convex portion (FIG. 6, reference numeral 17) may be provided on the surface of the polycrystalline
ところで、コレットチャック33は分割ピースを中心に寄せることでシャンク11を掴む。分割ピース相互の僅かな位置ずれが不可避的に存在する。その結果、回転時にシャンク11が振れる。このままでは、多結晶焼結ダイヤ層13の仕上がり精度に影響が出る。その対策を次に説明する。
By the way, the collet chuck 33 grips the
図8に示されるように、Vブロック31でシャンク11が位置決めされているため、中間製品30が軸直角部方向に振れる心配はない。シャンク11を回転させる際にVブロック31から浮き上がることが考えられるので、ローラ32で浮き上がりを防止する。これで、シャンク11は全く振れないで回転させることができる。この結果、多結晶焼結ダイヤ層の各構成を精密に決定することができる。
As shown in FIG. 8, since the
以上の述べた研削工具の作用を次に述べる。
図9に示すように、研削工具10を毎分数千〜数万回の高速度で回転させると共に、被削材40の被削面41に刃部20を接触させながら、矢印(1)の方向に移動させて、研削を行う。
The operation of the grinding tool described above will be described next.
As shown in FIG. 9, the grinding
研削は、刃部20の極めて微小な凸部(図6、符号17)が被削面41に切込むことで、行われるため、極めて微小の切込み量tを得ることができる。
Since grinding is performed by cutting a very small convex portion (FIG. 6, reference numeral 17) of the
また、突出部15が円柱形状であるため、研削工具10を傾けても突出部15が被削面41と干渉しない。よって、被削面41の法線42に対して工具の中心軸線25が傾斜角θ1(図では30度)だけ傾くようにして、研削することができる。したがって、刃部20と被削面41との接触面積を広く確保できるので、研削作業も速くなり、研削面43の仕上がりも良くなる。
Further, since the
更に、刃部20は、半球面状に広がっているので、最大の傾斜角θ2は90度となる。したがって、傾斜角θ1〜θ2(最大幅で0〜90度)の範囲で、研削工具10の傾斜具合を調整しながら、研削を行うことができるので、複雑な曲面や角部にも柔軟に対応することができる。
Furthermore, since the
加えて、刃部20は、多結晶焼結ダイヤ層13を構成する一部であるため、超硬合金の被削材40に研削を施すことができる。
In addition, since the
このように、超硬合金の研削を可能にすると共に、小型の超精密金型や超精密部品に対して、微細研削を行うことができる。 In this way, it is possible to grind cemented carbide and to finely grind small ultra-precision molds and ultra-precision parts.
次に、実施例の変更例を図面に基づいて説明する。
図10は図3の変更例を示す図である。図3との相違点は、多結晶焼結ダイヤ層13の本体部14の先端に、円錐状の突出部15Bを設けた点にある。その他は図3と同じであるため、図3の符号を流用して詳細な説明を省略する。
Next, a modified example of the embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 10 is a diagram showing a modification of FIG. The difference from FIG. 3 is that a conical protruding
突出部15Bが本体部14側へ徐々に太くなる形状であるため、研削時に被削材から受ける抵抗力に対して、突出部15Bの根元(突出部15Bと本体部14との接合部分)44の強度を向上させることができる。なお、刃部20の半径R2は、例示すると、0.025〜0.5mmである。
Since the protruding
尚、本考案は、実施の形態では超硬合金を研削するための研削工具に適用したが、高硬度鋼を研削するための研削工具にも適用可能であり、一般の微細研削工具に適用することは差し支えない。 In addition, although this invention was applied to the grinding tool for grinding a cemented carbide in embodiment, it is applicable also to the grinding tool for grinding high-hardness steel, and is applied to a general fine grinding tool. There is no problem.
本考案の研削工具は、超硬合金を研削するための微細研削工具に好適である。 The grinding tool of the present invention is suitable for a fine grinding tool for grinding cemented carbide.
10…研削工具、12…台金、13…多結晶焼結ダイヤ層、14…本体部、15…突出部、16…半球部、17…凸部、20…刃部、40…被削材。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記多結晶焼結ダイヤ層(13)は、前記台金(12)に接合される本体部(14)と、
この本体部(14)の先端から先方に突出する突出部(15)と、
この突出部(15)の先端に放電加工によって半球状に形成される半球部(16)と、
この半球部(16)の放電加工時に前記半球部(16)の表面に多数形成されるダイヤモンド粒子の凸部(17)であって、被削材(40)を研削する半球面状の刃部(20)と、からなることを特徴とする研削工具。 In a grinding tool (10) comprising a base metal (12) and a polycrystalline sintered diamond layer (13) bonded to the tip of the base metal (12),
The polycrystalline sintered diamond layer (13) includes a main body (14) joined to the base metal (12),
A protrusion (15) protruding forward from the tip of the main body (14);
A hemispherical portion (16) formed into a hemispherical shape by electric discharge machining at the tip of the protruding portion (15);
A convex portion (17) of diamond particles formed on the surface of the hemispherical portion (16) during the electric discharge machining of the hemispherical portion (16), and a hemispherical blade portion for grinding the work material (40) (20) and a grinding tool characterized by comprising:
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