JP3660525B2 - 切削工具の製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は低コストで切削工具を製造することのできる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
工具鋼の先により硬度の高い切削用チップを取付け、この切削用チップで切削を実行する切削工具構造は広く採用されており、そのための切削用チップの製造方法は、例えば(1)実開平5−63717号公報「ツイストドリル」や(2)実開平3−117520号公報「ドリル」に示されるものがある。
【0003】
上記(1)は、それの図5に示される通り、くさび形状の超高圧焼結体チップ10(符号は公報記載のものを流用。)を円柱状の本体部分9に一体化したものを、切削刃体4の出発素材8としたことを特徴とする。この様な出発素材8は工具本体にろー付けなどの手法で接着したのち、刃の形状を整える。
【0004】
上記(2)は、それの第2図に示される通り、超硬合金3を硬質焼結体2のリングで囲った円盤から、想像線で示される五角形のチップ素材を切出すことを特徴としたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記(1)は、出発素材8の製造が難かしく、出発素材8は高価なものとなり、切削用チップのコストが嵩み、切削工具が高価なものとなる。
上記(2)は、超硬合金3を硬質焼結体2のリングで囲った円盤から五角形のチップ素材を、1個ないし数個程度しか切出せず、歩留りが悪いので、切削用チップのコスト並びに切削工具のコストを下げる効果はあまり期待できない。
そこで、本発明の目的は、安価な切削工具を製造することのできる方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1は、シャンクと、このシャンクに取付けたチップとからなる切削工具の製造方法において、CBN若しくはダイヤモンドの高硬度焼結体を第2層とし、この第2層を超硬合金などの工具材料からなる第1層及び第3層でサンドイッチした3層積層体を準備する準備工程と、第1層の上面にほぼ垂直に第1層、第2層、第3層の順に切断することで矩形断面の柱状素材を切り出す第1切断工程と、柱状素材の一方の切断面から他方の切断面へ向って切断することで前記第2層を中央に含むチップ半完成品を切出す第2切断工程と、このチップ半完成品を、別途準備したシャンクに接合する接合工程と、チップ半完成品にすくい面、切れ刃、逃げ面を形成してチップを得る仕上げ工程と、からなることを特徴とする。
【0010】
3層積層体を条切り(筋状に切ること)し、得た柱状素材から多数個のチップ半完成品を切出し、これらのチップ半完成品をシャンクに取付けて、チップを仕上げることで切削工具を得る。
歩留りが極めてよいので、チップの製造コストを大幅に下げることができるから、切削工具の製造コストを下げることができる。
【0011】
請求項では、予めシャンク及びチップ半完成品に油孔を各々開けておき、接合工程において前記2つの油孔にピンを通すことで、シャンクに対してチップ半完成品を位置決めし、この状態で接合を実施することを特徴とする。
2つの油孔にピンを通すことで、シャンクに対してチップ半完成品を位置決めすることができ、寸法精度のよい切削工具を簡単に製造することができる。
【0012】
【発明の実施形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図1は本発明で採用した3層構造体の断面図であり、3層構造体10は、CBN若しくはダイヤモンドの高硬度焼結体を第2層11とし、この第2層11を超硬合金などの工具材料からなる第1層12及び第3層13でサンドイッチした積層体である。例えば第2層11の厚さは1mm程度、第1層12や第3層13の厚さは5mm程度、3層構造体10の厚さは11mm程度とする。
【0013】
なお、CBNはcubic boron nitride、すなわち立方晶窒化ほう素を略したものであり、ダイヤモンドとともに広く採用されている人造砥粒である。CBNは鉄系ワークの切削に、ダイヤモンドは非鉄系ワークの切削に好適である。
【0014】
前記3層構造体10の製造方法の一例を説明すると、先ず4〜16μmのダイヤモンド粒若しくはCBN粒を、HIP(熱間静水圧プレス)にて等圧的に加圧しながら焼結することで、第2層11を製造し、この第2層11の上下にWC粉末を重ねHIPで加圧しながら焼結することで、3層構造体10を得る。
HIPをHP(ホットプレス)やCIP(冷間静水圧プレス)に替えることは自在であり、周知の焼結法であれば製造法は特に限定するものではない。
【0015】
図2は本発明で採用した3層構造体の平面図(図1の平面図に相当する図)であり、想像線15・・・(・・・は複数を示す。以下同様。)に沿って且つ第1層12の上面に垂直若しくはほぼ垂直に、3層構造体10を切断することで、多数本の柱状素材20・・・を切出す。このことを条切りということもある。
図から明らかなように、極めて歩留りよく(例えば歩留り90%)、柱状素材20・・・を切出すことができる。
【0016】
図3は本発明に係る柱状素材の斜視図であり、柱状素材20はa×bの矩形断面の長尺材であり、第1層12、第2層11及び第3層13の積層体である。この柱状素材20の対向する切断面のうち、図で右のものを一方の切断面21、左のものを他方の切断面22と呼ぶことにする。そして、便宜上、柱状素材20を矢印cのように倒して、一方の切断面21を上に向ける。
【0017】
図4は本発明の油孔を有する柱状素材の図であり、柱状素材20の第2層11に、所定のピッチで油孔24・・・を開ける。具体的には、パイプ電極を用いた放電加工法にて、一方の切断面21から他方の切断面、すなわち図面の表から裏に向って穿孔する。
【0018】
図5は本発明におけるチップ半完成品の切出し要領図であり、油孔24・・・を有する柱状素材20を一方の切断面21から他方の切断面、すなわち図面の表から裏に向って切断することで、多数個のチップ半完成品30・・・を切出す。具体的には、ワイヤカット放電加工法にて、切出す。
【0019】
図6は本発明によるチップ半完成品をシャンクに取付けるときの要領図であり、工具鋼の丸棒に油孔51を開け、丸棒を所定の外径に仕上げてなるシャンク50の先端に、チップ半完成品30を添え、好ましくはピン54を油孔24,51に連通させて、チップ半完成品30の位置決め精度を上げるようにして、シャンク50にろー(ろー材)52にてチップ半完成品30をろー付けする。
【0020】
図7はシャンク−チップ半完成品結合体の側面図であり、52はろーであり、このろー52でシャンク50の先端にチップ半完成品30を結合したことを示す。
図8はシャンク−チップ半完成品結合体の仕上げ加工図、図9は図8の9矢視図であり、チップ半完成品30にすくい面(正面すくい面41a及び側面すくい面41b)、切れ刃(正面切れ刃42a及び側面切れ刃42b)、逃げ面(正面逃げ面43a及び側面逃げ面43b)、先端油溝44などを形成することでチップ40を仕上げたことを示す。なお、すくい面、切れ刃及び逃げ面は、図において先端油溝44の下方にも形成するが、符号が錯綜するので、符号の記入は省略した。
【0021】
この結果、図9に示す通り、切削工具60を正面から見ると、第2層11は工具の回転中心を通る縦長の細い帯であり、この細い帯に切れ刃42a,42bを形成するとともに、第2層11の両側を第1層12及び第3層13で補強する構造であることを特徴とする。
【0022】
なお、油孔24にクロスする様に先端油溝44を設けることで、十分な量の切削油を切削面若しくは切削部位へ供給することができる。
【0023】
以上の説明から明らかな如く、本発明の切削用チップの製造方法は、図1の3層積層体10を対象に、第1層12の上面にほぼ垂直に第1層12、第2層11、第3層13の順に切断することで、図3に示した矩形断面の柱状素材20を切り出す第1切断工程と、
前記柱状素材20の一方の切断面21から他方の切断面22へ向って切断することで前記第2層11を中央に含むチップ半完成品30・・・(図5参照)を切出す第2切断工程と、
このチップ半完成品30を、別途準備したシャンク50に接合する接合工程と、
チップ半完成品30にすくい面41a,41b、切れ刃42a,42b、逃げ面43a,43bを形成してチップ40を得る仕上げ工程と、からなることを特徴とする。
【0024】
この製造方法を採用することにより、図2並びに図5から明らかな如く、製品歩留りが極めて高くなり、チップを大量に安価に製造することができる。この結果、切削工具も低コストで製造することができる。
【0025】
図10(a)〜(d)は別実施例に係る製造説明図である。
(a)において、3層積層体10を条切りする。
(b)は得られた柱状素材20を示す。便宜上、この柱状素材20を矢印dのごとく倒す。
(c)において、ワイヤカット放電加工法にて、一方の切断面21から他方の切断面22へ向って切断することで第2層11を中央に含むチップ半完成品30・・・を切出す。
(d)において、チップ半完成品30に仕上げ加工を施してチップ40を得る。
【0026】
図11はチップをシャンクに取付けるときの要領図であり、板状のシャンク50にM溝56を切欠き形成しておき、このM溝56にチップ40を取付け、ろー付けにて両者を接合することで、切削バイトを得る。
図12は本発明に係る切削工具の別実施例を示す図であり、切削工具としての切削バイト70でシャフト71を削り出すときの様子を示す。
【0027】
尚、図3や図10(b)で柱状素材20を倒したが、柱状素材20は倒さずに、一方の切断面21から他方の切断面22へ側方から切込んでもよい。従って、加工姿勢は任意である。
【0030】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項の切削工具の製造方法は、CBN若しくはダイヤモンドの高硬度焼結体を中央に含む3層積層体を条切りし、得た柱状素材から多数個のチップ半完成品を切出し、これらのチップ半完成品をシャンクに取付けて、チップを仕上げたものである。3層積層体を条切りし、得た柱状素材から多数個のチップ半完成品を切出すため、歩留りが極めてよいので、チップの製造コストを大幅に下げることができるから、切削工具の製造コストを下げることができる。
【0031】
請求項では、予めシャンク及びチップ半完成品に油孔を各々開けておき、接合工程において前記2つの油孔にピンを通すことで、シャンクに対してチップ半完成品を位置決めし、この状態で接合を実施することを特徴とし、2つの油孔にピンを通すことで、シャンクに対してチップ半完成品を位置決めすることができ、寸法精度のよい切削工具を簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で採用した3層構造体の断面図
【図2】本発明で採用した3層構造体の平面図
【図3】本発明に係る柱状素材の斜視図
【図4】本発明の油孔を有する柱状素材の図
【図5】本発明におけるチップ半完成品の切出し要領図
【図6】本発明によるチップ半完成品をシャンクに取付けるときの要領図
【図7】シャンク−チップ半完成品結合体の側面図
【図8】シャンク−チップ半完成品結合体の仕上げ加工図
【図9】図8の9矢視図
【図10】別実施例に係る製造説明図
【図11】チップをシャンクに取付けるときの要領図
【図12】本発明に係る切削工具の別実施例を示す図
【符号の説明】
10…3層構造体、11…第2層、12…第1層、13…第3層、20…柱状素材、21…一方の切断面、22…他方の切断面、24,51…油孔、30…チップ半完成品、40…チップ、41a,41b…すくい面、42a,42b…切れ刃、43a,43b…逃げ面、50…シャンク、60,70…切削工具。

Claims (2)

  1. シャンクと、このシャンクに取付けたチップとからなる切削工具の製造方法において、
    CBN若しくはダイヤモンドの高硬度焼結体を第2層とし、この第2層を超硬合金などの工具材料からなる第1層及び第3層でサンドイッチした3層積層体を準備する準備工程と、
    前記第1層の上面にほぼ垂直に第1層、第2層、第3層の順に切断することで矩形断面の柱状素材を切り出す第1切断工程と、
    前記柱状素材の一方の切断面から他方の切断面へ向って切断することで前記第2層を中央に含むチップ半完成品を切出す第2切断工程と、
    このチップ半完成品を、別途準備したシャンクに接合する接合工程と、
    チップ半完成品にすくい面、切れ刃、逃げ面を形成してチップを得る仕上げ工程と、からなることを特徴とした切削工具の製造方法。
  2. 予めシャンク及びチップ半完成品に油孔を各々開けておき、前記接合工程において前記2つの油孔にピンを通すことで、シャンクに対してチップ半完成品を位置決めし、この状態で接合を実施することを特徴とした請求項記載の切削工具の製造方法。
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