JP4428681B2

JP4428681B2 - Single crystal diamond tool

Info

Publication number: JP4428681B2
Application number: JP2001047501A
Authority: JP
Inventors: 実樹吉永; 一志小畠
Original assignee: ALMT Corp
Current assignee: ALMT Corp
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2021-02-23
Also published as: JP2002254212A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、自動車部品やハードディスク部品あるいは一般部品の切削加工を行うためのダイヤモンドバイトに関するものであり、より限定的にはドライ切削あるいはセミドライ切削を行うためのダイヤモンドバイトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からアルミニウム合金や銅合金などの非鉄金属の電子機器、自動車部品の切削加工には生産性や加工精度の向上のために、一般には焼結ダイヤモンドのチップをシャンクに取り付けたダイヤモンドバイトが用いられている。また、これとは異なり鏡面を得るための加工には、単結晶ダイヤモンドバイトが用いられている。単結晶ダイヤモンドバイトとしては、特開昭５９−１８２００５号公報等が知られているが、逃げ面、すくい面ともに研磨加工されている。
【０００３】
焼結ダイヤモンドを用いたバイトは、比較的低コストで製造することができるため、上記のような用途、より具体的には鏡面加工用部品の粗加工用や自動車のピストン、ハードディスクのハブ、ブラケット、スリーブの仕上げ加工などに使用されている。近年工作物の高精度化とともに環境への対応のためにドライあるいはセミドライ加工が行われるようになり、性能とコストの両面を考えると従来の焼結ダイヤモンドや従来の単結晶ダイヤモンドを用いたバイトでは対応できない新しい用途が生まれてきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ダイヤモンドバイトの切削性や寿命などの性能を向上させるには、単結晶ダイヤモンドのチップを用いることが考えられる。しかしながら、焼結ダイヤモンドと単結晶ダイヤモンドではコスト面で大きな差があり、従来の単結晶ダイヤモンドチップをそのまま採用するということは現実的に困難な状況である。
【０００５】
また、焼結ダイヤモンドバイトの場合、ダイヤモンドチップの台金との接合面側には超硬合金層が設けられ、ダイヤモンド層と超硬合金層とは一体焼結されているため、接合強度は高く、また台金との接合面は超硬合金層で行われるため、接合強度は高くできる。これに対して、単結晶ダイヤモンドバイトでは、単結晶ダイヤモンドチップと台金との接合強度を高くするため、接合面積を広く取るためにチップの大きさを大きくしたり、あるいはダイヤモンドチップと台金との熱膨張係数の差を緩和するため、台金上にＭｏの基台などを設けてろう付けするという方法が取られる。しかしながら、このような方法ではダイヤモンドチップが大きくなるため、更にコストが上昇したり、単結晶ダイヤモンドチップと台金との間に２つの接合部を有することで、チップがはずれやすくなるという問題が起こる。
【０００６】
以上のようなことから、本発明は、焼結ダイヤモンドバイトと比較しても、コスト的に同等とした上で、より性能を向上させ、ダイヤモンドチップと台金との接合強度も向上させた単結晶ダイヤモンドバイトを提案するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の単結晶ダイヤモンドバイトの第１の特徴として、一端に切欠部を有する台金と、少なくとも加工面を形成するために切れ刃として作用する範囲の表面粗さＲｙが０．５μｍ以上３μｍ以下の逃げ面、及び少なくとも加工面を形成するために切れ刃として作用する範囲の表面粗さＲｙが５ｎｍ以上３０ｎｍ以下のすくい面を有する単結晶ダイヤモンドチップとを有し、前記単結晶ダイヤモンドチップは、前記切欠部に直接接合されてなることである。なお、ここでいう表面粗さＲｙとは、面全体の最大粗さではなく、面を切断したときのその切断部分の最大粗さを示す。
【０００８】
切欠部に単結晶ダイヤモンドチップを直接接合することにより、単結晶ダイヤモンドチップの底面及び底面と交差する面（以下、背面と記す）が切欠部に接合されることになり、台金に対して単結晶ダイヤモンドチップの結晶方位を正確に決めることが容易に可能となる。これにより、ダイヤモンドチップの寿命を最大限に向上させることができる。ダイヤモンドチップの結晶方位については、切れ刃の耐磨耗性と鋭利性を持続させるためにすくい面が（１１０）面になるようにするのが好ましく、ダイヤモンドチップと台金との接合には、Ａｇを主成分とした活性ろう材を使用するのが好ましい。
【０００９】
逃げ面は少なくとも加工面を形成するために切れ刃として作用する範囲の表面粗さＲｙが０．５μｍ以上３μｍ以下に加工され、すくい面は少なくとも加工面を形成するために切れ刃として作用する範囲の表面粗さＲｙが５ｎｍ以上３０ｎｍ以下に加工されて刃付けされている。逃げ面の表面粗さＲｙを０．５μｍ以上とするのは、逃げ面の加工を研削加工のみで行い、研削加工で安定して仕上げることができる限界である。従来は、単結晶ダイヤモンドバイトは、精密加工や超精密加工と言われる分野に使うものとされていた。本発明は、従来のこのような概念を打ち破るものであって、逃げ面を研削加工するだけで従来の焼結ダイヤモンドバイト以上の性能を持つ画期的なバイトである。逃げ面の表面粗さＲｙを３μｍ以下とするのは、焼結ダイヤモンドバイト以上の高精度な切れ刃を形成するために必要なためである。
【００１０】
また、すくい面の表面粗さＲｙを５ｎｍ以上とするのは、これ以上高精度に研磨しても、逃げ面の表面粗さとの組合せでは精度をより向上させることが困難なためであり、表面粗さＲｙを３０ｎｍ以下とするのは、従来の単結晶ダイヤモンドバイトの優れた性能すなわち切れ味が良いことや切削抵抗が小さいことを維持するためである。
【００１１】
前述のように、本発明の単結晶ダイヤモンドバイトは、一般部品の加工用として用いられるものである。このような被加工物では、要求される切削加工面の表面粗さは３．２Ｓ以下である。ここで、曲線刃の刃先を有するダイヤモンドバイトを例にとると、刃先の半径をｒ、送り量をｆとした場合に、被加工物の理論表面粗さ＝ｆ^２／８ｒで表される。本発明の場合、３．２＝ｆ^２／８ｒとなり、送り量ｆは刃先のｒにより決定される。送り量ｆが決まれば、加工面を形成するために切れ刃として作用する範囲も決まることになるので、結局のところ刃先のｒにより切れ刃として作用する範囲は決まる。少なくともこの切れ刃として作用する範囲内において、切れ刃のすくい面と逃げ面の表面粗さを適当な範囲とすることで、製造工程を簡略化できるとともに高精度な単結晶ダイヤモンドバイトが得られる。
【００１２】
以上のような表面粗さの面を有する単結晶ダイヤモンドバイトとすることで、逃げ面の加工は研磨加工をすることなしに、高精度の刃を形成することができる。すなわち、逃げ面の表面粗さＲｙを上記の範囲内になるよう均一に研削加工し、すくい面を研削及び研磨加工することにより、刃先の精度を向上させることが可能になる。
【００１３】
より好ましくは、刃先が直線刃の場合、逃げ面の表面粗さＲｙは０．５μｍ以上１μｍ以下とし、刃先が曲線刃の場合、逃げ面の表面粗さＲｙは１μｍ以上３μｍ以下とする。これは、単結晶ダイヤモンドチップを使うため、結晶方位の問題があり、曲線刃の場合面粗さが悪くなるためである。
【００１４】
本発明の第２の特徴として、前記切欠部は、前記単結晶ダイヤモンドチップを載置する面と、前記単結晶ダイヤモンドチップを載置する面に交差する面で形成され、両方の面に前記単結晶ダイヤモンドチップが接合されてなることである。これは、単結晶ダイヤモンドチップを載置する面と単結晶ダイヤモンドチップの底面とが接合され、単結晶ダイヤモンドチップを載置する面に交差する面と単結晶ダイヤモンドチップの背面とが接合されているので、切削時に単結晶ダイヤモンドチップにかかる抵抗に対して強く、台金からはずれにくいという効果が得られる。具体的には、切削時にダイヤモンドチップにかかる抵抗でダイヤモンドチップがはずれないようにするため、ダイヤモンドチップを載置する面及びこの面と交差する面のなす角度は、略直角にするのが好ましい。
【００１５】
また、本発明の単結晶ダイヤモンドバイトの製造方法の特徴として、台金に単結晶ダイヤモンドチップが接合されたダイヤモンドバイトを製造する方法において、
（１）ダイヤモンドチップの結晶方位を基準として底面の方向を決め、研削及び研磨する工程、
（２）前記底面と交差する面（以下、背面と記す）を研削及び研磨するかあるいはレーザにより切断する工程、
（３）台金に切欠部を形成する工程、
（４）前記ダイヤモンドチップの底面及び前記背面を前記台金の切欠部に直接接合する工程、
（５）前記背面と対向する側を研削加工し、逃げ面を形成する工程、
（６）前記底面と対向する側を研削した後、ラップ研磨する工程、
とを有することである。
【００１６】
単結晶ダイヤモンドチップの結晶方位に対して、背面を正確に形成することで、台金に対しても正確に結晶方位を設定することが容易に可能となり、単結晶ダイヤモンドチップの寿命を最大限に向上させることが可能になる。
【００１７】
以上のような単結晶ダイヤモンドバイトは、要求される加工面の粗さが１〜３μｍの切削加工に適している。具体的には、ハードディスク部品のハブ、ブラケット、スリーブや自動車エンジンのピストン、コピードラムなどの用途に適している。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の単結晶ダイヤモンドバイトは、図１に示すように、台金の一端に単結晶ダイヤモンドチップが接合され、台金はホルダーにボルトなどで固定されている。台金の一端には、切欠部が形成され、単結晶ダイヤモンドチップを載置するための面と、この面に交差する面からなる２つの面で構成されている。この切欠部に単結晶ダイヤモンドチップが接合されており、単結晶ダイヤモンドチップの底面及び背面は、切欠部の面とろう付けなどで接合されている。単結晶ダイヤモンドチップの背面と対向する側には逃げ面が設けられ、底面と対向する側にはすくい面が設けられて、逃げ面とすくい面の交差する稜線に切刃が形成されている。
【００１９】
切削時には、刃先に切削抵抗がかかり、ダイヤモンドチップの底面には引っ張り応力がかかるので、台金からはがれようとする応力がかかる。本発明のダイヤモンドバイトでは、背面にせん断応力がかかっても背面も接合されているため、切削抵抗に対して非常に強くなり、接合面積が小さくなっても接合強度は高くなる。背面の高さ寸法は、接合強度の観点からダイヤモンドチップの厚みの１／２以上とするのが好ましく、単結晶ダイヤモンドチップは、強度の観点から合成ダイヤモンドチップを使うのが好ましい。これは、天然ダイヤモンドの場合、内部に含まれる不純物は不均一に分散しており、ろう付け時に熱応力が集中して割れの原因になるようなことが起こりうるためである。
【００２０】
また、ダイヤモンドチップの背面側に台金があるため、すくい面と台金の上面との段差が小さくなり、切削時に切屑がたまりにくくなって排出性が向上する。
【００２１】
本発明の単結晶ダイヤモンドバイトは、以下のようにして製造される。まず、単結晶ダイヤモンドの原石の結晶方位を測定し、所定の形状に粗加工する。この時、結晶方位を基準に底面を決めておく。次に、底面となる面の研削及び研磨加工を行い、底面を基準に背面の加工を行う。背面の加工は、研削及び研磨する方法あるいはレーザにより切断する方法で行う。このようにして加工されたダイヤモンドチップを、あらかじめ切欠部を形成しておいた台金にろう付けする。ろう付けする面は、ダイヤモンドチップの底面及び背面の台金と接している部分とする。ダイヤモンドチップを台金にろう付けした後、背面と対向する部分に逃げ面を形成するため、ダイヤモンド砥石を使い所定の形状に研削加工する。この研削加工で少なくとも加工面を形成するために切れ刃として作用する範囲の表面粗さＲｙが０．５μｍ以上３μｍ以下になるように仕上げる。この研削には、ビトリファイドボンドのダイヤモンド砥石が好適である。逃げ面の加工が終わった後、すくい面を研削加工し、遊離砥粒を用いて研磨加工を行って、少なくとも加工面を形成するために切れ刃として作用する範囲の表面粗さＲｙが５ｎｍ以上３０ｎｍ以下となるように仕上げる。これにより、すくい面と逃げ面との境界部の稜線上に刃先が形成される。
【００２２】
【実施例】
本発明の単結晶ダイヤモンドバイトを図１に示す。１はダイヤモンドチップ、２は台金、３はホルダーである。ダイヤモンドチップ１は、合成単結晶ダイヤモンドを使用しており、大きさは通常の焼結ダイヤモンドバイトのダイヤモンドチップの大きさに比べ約半分としており、ダイヤモンドのコストを低減している。
【００２３】
単結晶ダイヤモンドは結晶の異方性があるため、結晶方向を精度良く最適な方向に定める必要がある。まず、ダイヤモンドチップ１の底面１ｂを（１１０）面になるよう研磨により形成する。次に、この底面１ｂを基準に背面１ｃを（１００）面になるように形成する。背面１ｃは、レーザなどにより切断した後、研磨加工を行う。
【００２４】
台金２は超硬合金を材料として、製作する。台金２の一端には切欠部を形成しておき、この切欠部に上記のダイヤモンドチップ１の底面１ｂ及び背面１ｃをろう付けなどにより接合する。これにより、台金２に対してダイヤモンドチップ１の結晶方向が正確に定められて、接合される。
【００２５】
次に、台金２を研削盤に取り付け、逃げ面の研削加工を行う。研削には、結合材にビトリファイドボンドを使ったダイヤモンド砥石が適している。研削後の逃げ面の表面粗さＲｙは、０．５μｍ以上３μｍ以下になるように均一に研削する。
【００２６】
最後に、すくい面となる部分を研削により粗加工した後、ラップ盤で鏡面研磨を行い、表面粗さＲｙは、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下になるように仕上げ、すくい面と逃げ面の交線部に切れ刃を形成する。
【００２７】
以上のようにして製作したダイヤモンドバイトの刃をホルダー３に取り付け、切削試験を行った。比較の対象として、焼結ダイヤモンドバイトを使い、同様の試験を行った。この焼結ダイヤモンドバイトを図２、切削条件を表１、切削抵抗の比較を図３、逃げ面摩耗量の比較を図４に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
図３に示すように、切削抵抗は従来の焼結ダイヤモンドバイトに比べ１／４であるので、切れ味が良いのに加えてダイヤモンドチップ１にかかる抵抗は小さくなり、台金２との接合面積が小さくなってもはずれにくくなる。また、逃げ面摩耗量については、従来の焼結ダイヤモンドバイトに比べ１／２以下であり、寿命が大幅に向上する。
【００３０】
次に、上記のダイヤモンドバイトを使用して、ドライ切削時の抵抗の比較を行った。切削条件は切削液を使用しない点を除いて、表１に示したものと同じである。この結果を、図５に示す。図５に示されるように、ドライ切削時においても本発明の単結晶ダイヤモンドバイトは切削抵抗が低く、従来の焼結ダイヤモンドバイトに比べて優れていることが確認された。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の単結晶ダイヤモンドバイトは、従来の単結晶ダイヤモンドバイトに比べ、ダイヤモンドチップの大きさを小さくすることができ、逃げ面の加工は研削加工のみで行えるため、低コストで製作することができ、従来の焼結ダイヤモンドバイトと同等のコストで製作することができる。また、従来の焼結ダイヤモンドバイトに比べ、切れ味や寿命は大きく向上し、ダイヤモンドバイトでの加工コストも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の単結晶ダイヤモンドバイトを示した正面図。
【図２】従来の焼結ダイヤモンドバイトを示した正面図。
【図３】本実施例の切削試験における切削抵抗の比較結果。
【図４】本実施例の切削試験における逃げ面摩耗量の比較結果。
【図５】ドライ切削時の抵抗の比較結果。
【符号の説明】
１ダイヤモンドチップ
１ａ超硬合金基台
２台金
３ホルダー[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a diamond cutting tool for cutting automobile parts, hard disk parts or general parts, and more particularly to a diamond cutting tool for performing dry cutting or semi-dry cutting.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to improve productivity and processing accuracy for non-ferrous metal electronic equipment such as aluminum alloy and copper alloy, and automotive parts, diamond tools with a sintered diamond tip attached to the shank are generally used. ing. In contrast to this, a single crystal diamond tool is used for processing to obtain a mirror surface. Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-182005 is known as a single crystal diamond tool, and both the flank face and the rake face are polished.
[0003]
Since a tool using sintered diamond can be manufactured at a relatively low cost, it is used for the above-mentioned purposes, more specifically, for rough machining of mirror-finished parts, automobile pistons, hard disk hubs, brackets. Used for finishing sleeves. In recent years, dry or semi-dry machining has been carried out in order to respond to the environment with higher precision of workpieces. Considering both performance and cost, tools using conventional sintered diamond or conventional single crystal diamond New uses that cannot be handled are born.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In order to improve the performance of the diamond tool such as machinability and life, it is conceivable to use a single crystal diamond tip. However, there is a great difference in cost between sintered diamond and single crystal diamond, and it is practically difficult to adopt a conventional single crystal diamond chip as it is.
[0005]
In the case of a sintered diamond tool, a cemented carbide layer is provided on the side of the diamond tip base metal and the cemented carbide layer, and the diamond layer and cemented carbide layer are integrally sintered. Moreover, since the joining surface with the base metal is made of a cemented carbide layer, the joining strength can be increased. On the other hand, in a single crystal diamond tool, in order to increase the bonding strength between the single crystal diamond tip and the base metal, the chip size is increased to increase the bonding area, or the diamond chip and the base metal In order to alleviate the difference in thermal expansion coefficient, a method is adopted in which a Mo base or the like is provided on the base and brazed. However, such a method increases the size of the diamond tip, which further increases the cost and causes problems that the tip is easily detached by having two joints between the single crystal diamond tip and the base metal. .
[0006]
For the reasons described above, the present invention is a single unit in which the performance is further improved and the bonding strength between the diamond tip and the base metal is improved while maintaining the same cost as compared with the sintered diamond tool. It proposes a crystal diamond bytes.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a first feature of the single crystal diamond tool of the present invention, a base metal having a notch at one end and a surface roughness Ry in a range of acting as a cutting edge to form at least a processed surface are 0.5 μm or more and 3 μm or less. And a single crystal diamond tip having a rake face having a surface roughness Ry in the range of acting as a cutting edge to form at least a processed surface and having a rake face of 5 nm to 30 nm, It is formed by directly joining to the notch. Here, the surface roughness Ry is not the maximum roughness of the entire surface but the maximum roughness of the cut portion when the surface is cut.
[0008]
By directly bonding the single crystal diamond tip to the notch, the bottom surface of the single crystal diamond tip and the plane intersecting the bottom surface (hereinafter referred to as the back surface) are bonded to the notch, and the single crystal diamond tip is bonded to the base metal. It is possible to easily determine the crystal orientation of the crystal diamond tip. Thereby, the lifetime of a diamond tip can be improved to the maximum. As for the crystal orientation of the diamond tip, it is preferable that the rake face be a (110) plane in order to maintain the wear resistance and sharpness of the cutting edge. For joining the diamond tip and the base metal, It is preferable to use an active brazing material mainly composed of Ag.
[0009]
The flank surface is processed to have a surface roughness Ry of 0.5 μm or more and 3 μm or less in a range that acts as a cutting edge to form at least a machining surface, and the rake surface is a range that acts as a cutting edge to form at least a machining surface. The surface roughness Ry is machined to 5 nm to 30 nm and bladed. The reason why the surface roughness Ry of the flank is 0.5 μm or more is the limit that the flank can be processed only by grinding and can be stably finished by grinding. Conventionally, single crystal diamond tools have been used in fields called precision processing and ultra-precision processing. The present invention breaks such a conventional concept, and is an epoch-making tool having a performance superior to that of a conventional sintered diamond tool only by grinding the flank. The reason why the surface roughness Ry of the flank is set to 3 μm or less is that it is necessary to form a highly accurate cutting edge that is equal to or higher than a sintered diamond bite.
[0010]
Further, the reason why the surface roughness Ry of the rake face is set to 5 nm or more is that, even if polishing is performed with higher accuracy than this, it is difficult to improve the accuracy further in combination with the surface roughness of the flank face. The reason why the roughness Ry is 30 nm or less is to maintain the excellent performance of the conventional single crystal diamond tool, that is, good sharpness and low cutting resistance.
[0011]
As described above, the single crystal diamond tool of the present invention is used for processing general parts. In such a workpiece, the required surface roughness of the machined surface is 3.2 S or less. Here, taking a diamond cutting tool having a curved cutting edge as an example, when the radius of the cutting edge is r and the feed amount is f, the theoretical surface roughness of the workpiece is expressed by f ² / 8r. In the case of the present invention, 3.2 = f ² / 8r, and the feed amount f is determined by the cutting edge r. If the feed amount f is determined, the range that acts as the cutting edge to form the machining surface is also determined, so the range that acts as the cutting edge is ultimately determined by r of the cutting edge. The manufacturing process can be simplified and a high-precision single crystal diamond tool can be obtained by setting the surface roughness of the rake face and flank face of the cutting edge to an appropriate range at least within the range that acts as the cutting edge.
[0012]
By using a single crystal diamond tool having a surface with the above surface roughness, a high-accuracy blade can be formed without polishing the flank face. That is, it is possible to improve the precision of the cutting edge by grinding uniformly so that the surface roughness Ry of the flank face falls within the above range and grinding and polishing the rake face.
[0013]
More preferably, when the cutting edge is a straight blade, the surface roughness Ry of the flank is 0.5 μm or more and 1 μm or less, and when the cutting edge is a curved blade, the flank surface roughness Ry is 1 μm or more and 3 μm or less. This is because a single crystal diamond tip is used, so there is a problem of crystal orientation, and in the case of a curved blade, the surface roughness is deteriorated.
[0014]
As a second feature of the present invention, the notch is formed by a surface on which the single crystal diamond tip is placed and a surface intersecting the surface on which the single crystal diamond tip is placed, and the single portion is formed on both surfaces. The crystal diamond tip is bonded. This is because the surface on which the single crystal diamond tip is placed and the bottom surface of the single crystal diamond tip are joined, and the surface intersecting the surface on which the single crystal diamond tip is placed and the back surface of the single crystal diamond tip are joined. Therefore, it is strong against the resistance applied to the single crystal diamond tip at the time of cutting, and the effect that it is difficult to be detached from the base metal is obtained. Specifically, in order to prevent the diamond tip from being detached due to the resistance applied to the diamond tip during cutting, it is preferable that the angle formed by the surface on which the diamond tip is placed and the surface intersecting this surface is substantially a right angle.
[0015]
Further, as a feature of the method for producing a single crystal diamond tool of the present invention, in a method for producing a diamond tool in which a single crystal diamond tip is bonded to a base metal,
(1) A process of determining the direction of the bottom surface based on the crystal orientation of the diamond tip, grinding and polishing,
(2) a step of grinding and polishing a surface intersecting with the bottom surface (hereinafter referred to as a back surface) or cutting with a laser;
(3) forming a notch in the base metal;
(4) A step of directly joining the bottom surface and the back surface of the diamond tip to the notch portion of the base metal,
(5) grinding the side facing the back surface to form a flank;
(6) A step of lapping after grinding the side facing the bottom surface,
And having
[0016]
By accurately forming the back of the crystal orientation of the single crystal diamond tip, it is possible to easily set the crystal orientation accurately even for the base metal, thereby maximizing the life of the single crystal diamond tip. It becomes possible to improve.
[0017]
The single crystal diamond tool as described above is suitable for cutting with a required roughness of the processed surface of 1 to 3 μm. Specifically, it is suitable for applications such as hubs, brackets, sleeves for hard disk parts, pistons for automobile engines, and copy drums.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the single crystal diamond tool of the present invention, as shown in FIG. 1, a single crystal diamond tip is joined to one end of a base metal, and the base metal is fixed to a holder with a bolt or the like. A notch is formed at one end of the base metal, and the base metal is composed of two surfaces including a surface on which the single crystal diamond chip is placed and a surface intersecting the surface. A single crystal diamond tip is joined to the notch, and the bottom and back surfaces of the single crystal diamond tip are joined to the surface of the notch by brazing or the like. A flank is provided on the side facing the back surface of the single crystal diamond chip, a rake face is provided on the side facing the bottom surface, and a cutting edge is formed on a ridge line where the flank and rake face intersect.
[0019]
At the time of cutting, a cutting resistance is applied to the cutting edge, and a tensile stress is applied to the bottom surface of the diamond tip. Therefore, a stress is applied to peel off the base metal. In the diamond tool of the present invention, even if a shear stress is applied to the back surface, the back surface is also bonded, so that it is very strong against cutting resistance, and the bonding strength is increased even if the bonding area is reduced. The height of the back surface is preferably at least 1/2 of the thickness of the diamond tip from the viewpoint of bonding strength, and the single crystal diamond tip is preferably a synthetic diamond tip from the viewpoint of strength. This is because, in the case of natural diamond, impurities contained therein are dispersed unevenly, and thermal stress may concentrate during brazing and cause cracks.
[0020]
Moreover, since there is a base metal on the back side of the diamond tip, the level difference between the rake face and the top surface of the base metal is reduced, and chips are less likely to collect during cutting, thereby improving the discharge performance.
[0021]
The single crystal diamond tool of the present invention is manufactured as follows. First, the crystal orientation of the single crystal diamond ore is measured and roughly processed into a predetermined shape. At this time, the bottom surface is determined based on the crystal orientation. Next, the bottom surface is ground and polished, and the back surface is processed based on the bottom surface. The back surface is processed by grinding and polishing, or by laser cutting. The diamond tip processed in this way is brazed to a base metal in which a notch has been formed in advance. The surface to be brazed is the portion in contact with the bottom and back metal of the diamond tip. After the diamond tip is brazed to the base metal, a diamond grinding wheel is used to grind it into a predetermined shape in order to form a flank on the portion facing the back surface. In this grinding process, at least the processed surface is finished so that the surface roughness Ry in the range of acting as a cutting edge is 0.5 μm or more and 3 μm or less. For this grinding, a vitrified bond diamond grindstone is suitable. After finishing the flank surface, the rake surface is ground and polished using loose abrasive grains, and the surface roughness Ry in the range of acting as a cutting edge to form at least the processed surface is 5 nm or more. Finish to 30 nm or less. Thereby, a blade edge is formed on the ridge line of the boundary portion between the rake face and the flank face.
[0022]
【Example】
The single crystal diamond tool of the present invention is shown in FIG. 1 is a diamond tip, 2 is a base metal, and 3 is a holder. The diamond tip 1 uses synthetic single crystal diamond, and the size is about half that of a diamond tip of a normal sintered diamond bite, thereby reducing the cost of diamond.
[0023]
Since single crystal diamond has crystal anisotropy, it is necessary to determine the crystal direction in an optimum direction with high accuracy. First, the bottom surface 1b of the diamond tip 1 is formed by polishing so as to be a (110) surface. Next, the back surface 1c is formed so as to be a (100) surface with reference to the bottom surface 1b. The back surface 1c is subjected to polishing after being cut by a laser or the like.
[0024]
The base metal 2 is manufactured from a cemented carbide. A notch portion is formed at one end of the base metal 2, and the bottom surface 1b and the back surface 1c of the diamond chip 1 are joined to the notch portion by brazing or the like. As a result, the crystal direction of the diamond tip 1 is accurately determined and bonded to the base metal 2.
[0025]
Next, the base metal 2 is attached to the grinding machine, and the flank face is ground. For grinding, a diamond grindstone using a vitrified bond as a binder is suitable. The surface roughness Ry of the flank after grinding is uniformly ground so as to be 0.5 μm or more and 3 μm or less.
[0026]
Finally, after roughing the portion to be raked by grinding, mirror polishing is performed with a lapping machine, and the surface roughness Ry is finished to be 5 nm or more and 30 nm or less, and at the intersection of the rake surface and the flank. A cutting edge is formed.
[0027]
A cutting tool was tested by attaching the blade of the diamond tool manufactured as described above to the holder 3. As a comparison object, a similar test was performed using a sintered diamond tool. FIG. 2 shows this sintered diamond tool, Table 1 shows cutting conditions, FIG. 3 shows a comparison of cutting resistance, and FIG. 4 shows a comparison of flank wear.
[0028]
[Table 1]

[0029]
As shown in FIG. 3, the cutting resistance is ¼ that of a conventional sintered diamond tool, so that the resistance applied to the diamond tip 1 is small in addition to the sharpness, and the bonding area with the base metal 2 is reduced. It becomes hard to come off even if it gets smaller. Further, the flank wear amount is ½ or less compared with the conventional sintered diamond tool, and the life is greatly improved.
[0030]
Next, the resistance at the time of dry cutting was compared using the above diamond tool. The cutting conditions are the same as those shown in Table 1 except that no cutting fluid is used. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 5, it was confirmed that the single crystal diamond cutting tool of the present invention has a low cutting resistance even during dry cutting and is superior to the conventional sintered diamond cutting tool.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, the single crystal diamond tool of the present invention can reduce the size of the diamond tip compared to the conventional single crystal diamond tool, and the flank can be processed only by grinding. Can be manufactured at a cost equivalent to that of a conventional sintered diamond tool. In addition, the sharpness and life are greatly improved as compared with the conventional sintered diamond tool, and the processing cost of the diamond tool can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a single crystal diamond tool of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a conventional sintered diamond tool.
FIG. 3 shows a comparison result of cutting resistance in the cutting test of this example.
FIG. 4 shows a comparison result of flank wear amount in the cutting test of this example.
FIG. 5 shows a comparison result of resistance during dry cutting.
[Explanation of symbols]
1 Diamond chip 1a Cemented carbide base 2 Base metal 3 Holder

Claims

A base having a notch at one end;
Acts as a cutting edge to form at least a flank formed only by grinding with a surface roughness Ry of 0.5 μm or more and 3 μm or less in a range that acts as a cutting edge to form a machining surface. A single crystal diamond tip having a rake face with a surface roughness Ry in the range of 5 nm to 30 nm,
The notch is formed by a surface on which the single crystal diamond tip is placed and a surface that intersects the surface on which the single crystal diamond tip is placed,
The back surface of the diamond tip facing the flank is formed with a (100) surface, and the bottom surface facing the rake surface is formed with a (110) surface,
The automobile part , wherein the single crystal diamond tip is directly joined to a surface of the cutout portion on which the single crystal diamond tip is placed and a surface intersecting the surface on which the single crystal diamond tip is placed. Single crystal diamond tool for cutting hard disk parts or general parts .