JP3556658B2 - 押込加工用工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属部品の表面にマーキングつまり印付けする際などに使用される、ダイヤモンド付刃式、つまりダイヤモンドが先端部に付いた、押込加工用工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
押込加工用工具は、マーキング装置に組み込まれて、識別目的のために部品をマーキングするため、あるいは表面処理を施したり表面状態を作り出すために使用される。使用の際には、工具の刃先が部品の表面を打刻し、この衝撃で冷間成形による切れ込み（欠刻）つまりマークが作り出される。これが様々な箇所で何度も繰り返されてパターンが作られる。押込加工用工具を継続的に使用すると、押込加工用工具の刃先が最終的には摩耗または破断する。
【０００３】
従って、摩耗や破壊により良く耐えることができ、また全体の工具コストを低減することができ、マーキングの信頼性や質を向上させ、および部品生産の納入予定を支援できる、押込加工用工具に対する必要性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、耐摩耗性が向上したダイヤモンド付刃式の押込加工用工具を提供することにある。
本発明の別の目的は、経済的に有用である、上記のダイヤモンド付刃式の押込加工用工具を提供することである。
本発明の更に他の目的はマーキングの信頼性および品質を向上できる、上記のダイヤモンド付刃式の押込加工用工具を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の各目的は本発明の押込加工用工具によって達成される。
本発明によれば、押込加工用工具、つまり押込加工用の工具は、概略的には、先端部を有するシャンク部つまり柄部と、ろう付け材料で先端部に固定されたダイヤモンドを有してなり、ダイヤモンドが工具の刃先を形成している。ダイヤモンドは、好ましくは、高品質の単結晶ダイヤモンドからなるものである。ろう付け材料は、好ましくは、ダイヤモンドとシャンク部を形成する材料とを共に濡らす、つまり、これらのとの濡れ性の良い、ろう付け合金からなるものである。
【０００６】
本発明の押込加工用工具のその他の詳細は、その他の目的や特長と同様、以下の詳細な説明から明らかである。添付の図面において、同様な番号は同様な構成要素を表している。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１、図２を参照して、本発明に係る押込加工用工具１０は、先端部１４を有したシャンク部１２と、押込加工用工具１０の刃先（ｔｉｐ）を形成するダイヤモンド１６と、ダイヤモンド１６を先端部１４に接合ないし取り付けるためのろう付け材料１８とから構成される。先端部１４は、好ましくは、図２に図示したように、先細りになっている（テーパが付けられている）。ダイヤモンド結晶の方位ないし向きは、図３に示したステレオ投影法による三角形、つまりステレオ投影三角形（ｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｔｒｉａｎｇｌｅ）のように、好ましくはシャンク部１２の軸（シャンク軸）２４に整列されている。
【０００８】
シャンク部１２は、ステンレス鋼、硬化工具鋼（硬化特殊鋼）、超硬合金、およびそれらの混合物より選択される少なくとも１つの材料から形成されたものである。またシャンク部１２は、先端部１４の反対側の第２の端に、頭部２０を有してもよい。頭部２０は、シャンク部１２と一体に形成されるか、あるいは溶接材料、ろう付け材料、または圧入処理によりシャンク部１２と接合される。シャンク部１２と頭部２０は、マーキングの必要条件を満たすため、および／または工具が作動するマーキング装置と合わせるために寸法的に変えることができる。一般的には、頭部２０はシャンク部１２よりも幅広である。さらに、頭部２０は、シャンク部１２を形成しているものと同じ材料、あるいは異なる材料で作られる。
【０００９】
ろう付け材料１８は、好ましくは、ダイヤモンド１６、およびシャンク部１２を形成している材料を濡らすろう付け合金よりなる。適切なろう付け材料１８は、当業分野において公知であるいずれかの適切な銀−銅のろう付け材料（ｓｉｌｖｅｒｃｏｐｐｅｒ ｂｒａｚｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）である。この銀と銅のろう付け材料には、少量の反応性成分（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）を含ませることもできる。
【００１０】
ダイヤモンド１６は、好ましくは、高品質の単結晶ダイヤモンドである。ダイヤモンドには異物や孔、亀裂などの欠陥がないものである。このような欠陥は工具寿命を大幅に減少させるからである。しかしながら、取付け後に研磨して取り除けるか、あるいはダイヤモンドの使用点（動作点）２２から離れた位置にある場合には、僅かな欠陥であればルースダイヤモンド（ｌｏｏｓｅ ｄｉａｍｏｎｄ）内に存在してもよい。
【００１１】
ダイヤモンドの石の大きさは、最終的な研磨がされた状態、つまり研磨仕上げ状態において、少なくとも切れ込み（欠刻）の深さより大きな十分な長さを有するものである。より大きなダイヤモンドの石を使用しても押込加工用工具１０の作動に弊害がもたらされることはない。
【００１２】
押込加工用工具１０を組立てるためには、本来の結晶方位を決定するためにダイヤモンド１６が検査される。次いで、図３に示されたステレオ投影三角形により提供されるような特定の方位において、ダイヤモンド１６がシャンク部の刃先１４にろう付けされる。ダイヤモンドのような立体結晶構造に対しては、ステレオ投影三角形は、全ての可能性のある結晶方位を図式的に表示するために有益な手法である。図３において、基準となる一般的な結晶方位は各コーナー部に特定されている。非常に望ましい耐摩耗性の欠刻性能は、ダイヤモンドを図３に示した＜１７、１２、２４＞の方位（向き）に取付けることにより、または図３において破線で表されたの方位から５度以内のところに取付けることにより達成される。ダイヤモンド１６の適切な位置は、ろう付けされた状態あるいは研削仕上げされた状態においてＸ線回折技術を利用して確認ないし点検できる。ダイヤモンド１６をシャンク部１２へろう付けする点に関しては、空中でろう付けするよりも真空ろう付け処理を施すのが好ましい。ろう付け合金の濡れ性が真空ろう付けのほうが優れているからである。ダイヤモンド１６をシャンク部１２に取付けるために当業分野において公知の適切な真空ろう付け処理が使用される。
【００１３】
ろう付け後において、工具の刃先２２は研削仕上げされ、および／または部品の欠刻のの所要の形状により決定される幾何学形状にラップ仕上げされる。工具の刃先２２は、９０度または１２０度の刃先角円錐点（ｉｎｃｌｕｄｅｄ ａｎｇｌｅ ｃｏｎｉｃａｌｐｏｉｎｔ）、つまり刃先角が９０度または１２０度の円錐形であり、尖った状態で、あるいは刃先２２に小さな半径（径）がラップ仕上げなどで付けられた後に使用される。
【００１４】
必要に応じて、ダイヤモンド１６は合成（人工ないし人造）の単結晶ダイヤモンドであってもよい。合成ダイヤモンドを使用する場合の利点は、通常の天然ダイヤモンドに見られる内部欠陥が取り除かれること、および結晶方位のコントロール性がより高いとことである。
【００１５】
含有物、孔、あるいは亀裂などの内部欠陥のないダイヤモンドを組み入れることで、衝撃用途における工具寿命の低減が回避できる。これは、使用の際に早期ひび割れを引き起こすこれらの欠陥がダイヤモンドに含まれないからである。
【００１６】
図１に示された押込加工用工具１０は、頭部２０の端からダイヤモンドの刃先１６へ４インチだけ延在させてもよい。シャンク部１２は１／８インチのダイヤモンドを有してもよい。
【００１７】
以上説明した通り、本発明によれば、上記した各目的、手段、および利点を完全に満足させる、ダイヤモンドの押込加工用工具が提供されるのは明らかである。なお、上記においては本発明をその特定の実施例を例に挙げて説明したが、上記説明から当業者にはその他の変更、代替え、および変形は自明である。よって、本発明は、添付の特許請求の範囲内のこれら変更、代替え、および変形を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】押込加工用工具の図式的な説明図である。
【図２】図１の押込加工用工具の刃先部分の拡大図である。
【図３】図１の押込加工用工具において使用されるダイヤモンド結晶のステレオ投影三角形である。
【符号の説明】
１０ 押込加工用工具
１２ シャンク部
１４ 先端部
１６ ダイヤモンド
１８ ろう付け材料
２０ 頭部
２２ 刃先
２４ シャンク軸

Claims (13)

1. 先端部を有するシャンク部と、
   前記先端部にろう付け材料で固定されたダイヤモンドとを有してなり、前記ダイヤモンドが工具の刃先を形成する押込加工用工具であって、
   前記ダイヤモンドが前記先端部に＜１７、１２、２４＞の方位で取付けられている、ことを特徴とする押込加工用工具。
2. 先端部を有するシャンク部と、
   前記先端部にろう付け材料で固定されたダイヤモンドとを有してなり、前記ダイヤモンドが工具の刃先を形成する押込加工用工具であって、
   前記ダイヤモンドが前記先端部に＜１７、１２、２４＞の方位の５度以内で取付けられている、ことを特徴とする押込加工用工具。
3. 前記シャンク部が、硬化工具鋼、ステンレス鋼、超硬合金の少なくとも1つで形成される、ことを特徴とする請求項１または２記載の押込加工用工具。
4. 前記シャンク部の第２の端部に隣接して形成された頭部をさらに有してなる、ことを特徴する請求項１または２記載の押込加工用工具。
5. 前記頭部が前記シャンク部よりも幅広である、ことを特徴とする請求項４記載の押込加工用工具。
6. 前記ダイヤモンドが単結晶ダイヤモンドである、ことを特徴とする請求項１または２記載の押込加工用工具。
7. 前記ダイヤモンドが欠陥がほぼ無い単結晶ダイヤモンドである、ことを特徴とする請求項１記載の押込加工用工具。
8. 前記ダイヤモンドが人工の単結晶ダイヤモンドからなるものである、ことを特徴とする請求項１または２記載の押込加工用工具。
9. 最終的な研磨がされた状態における前記ダイヤモンドが、マーキングされる部品に施される切れ込みの深さよりも大きな長さを有している、ことを特徴とする請求項１または２記載の押込加工用工具。
10. 前記ダイヤモンドが、９０度の刃先角円錐点を有している、ことを特徴とする請求項１または２記載の押込加工用工具。
11. 前記ダイヤモンドが、１２０度の刃先角円錐点を有している、ことを特徴とする請求項１または２記載の押込加工用工具。
12. 前記ろう付け材料が、前記ダイヤモンドと前記シャンク部を形成する材料を共に濡らすろう付け合金からなるものである、ことを特徴とする請求項１または２記載の押込加工用工具。
13. 前記シャンク部の前記先端部が先細りにされている、ことを特徴とする請求項１または２記載の押込加工用工具。

Images