JP4899375B2 - Cutting tool, processing apparatus, and cutting method - Google Patents

Cutting tool, processing apparatus, and cutting method Download PDF

Info

Publication number
JP4899375B2
JP4899375B2 JP2005230093A JP2005230093A JP4899375B2 JP 4899375 B2 JP4899375 B2 JP 4899375B2 JP 2005230093 A JP2005230093 A JP 2005230093A JP 2005230093 A JP2005230093 A JP 2005230093A JP 4899375 B2 JP4899375 B2 JP 4899375B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cutting tool
cutting
tip
processing
shank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005230093A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007044785A (en
Inventor
智之 森本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Opto Inc
Original Assignee
Konica Minolta Opto Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Opto Inc filed Critical Konica Minolta Opto Inc
Priority to JP2005230093A priority Critical patent/JP4899375B2/en
Publication of JP2007044785A publication Critical patent/JP2007044785A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4899375B2 publication Critical patent/JP4899375B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、ダイヤモンド等の加工用チップを先端に設けた切削工具及びこれを組み込んだ加工装置、並びに、これを用いて作製される成形金型及び光学素子等に関する。   The present invention relates to a cutting tool provided with a processing tip such as diamond at the tip, a processing apparatus incorporating the cutting tool, a molding die and an optical element manufactured using the cutting tool, and the like.

ダイヤモンド等の工具先端を振動させることで、難切削材料である超硬やガラス等の材料を切削加工する技術があり、振動切削と呼ばれている。これは、振動によって工具刃先が高速で微小切り込みを行い、かつ、この時に生成する切り屑を振動によって刃先が掬い出す効果によって、工具に対しても被削材料に対しても応力の少ない高効率の切削加工を実現するものである(例えば特許文献1、2,3等参照)。   There is a technique for cutting a hard material such as cemented carbide or glass by vibrating the tip of a tool such as diamond, which is called vibration cutting. This is because the tool cutting edge makes a fine cut at a high speed by vibration, and the cutting edge generates a chip by the vibration, resulting in high efficiency with less stress on the tool and work material. (See, for example, Patent Documents 1, 2, and 3).

このような振動切削加工において、振動周波数を高めれば加工効率が増加し、さらに周波数にほぼ比例して工具の送り速度も高められるので、通常は20kHz以上の高速な振動が使われる。
特開2000−52101号公報 特開2000−218401号公報 特開平9−309001号公報
In such a vibration cutting process, if the vibration frequency is increased, the machining efficiency is increased, and further, the feed rate of the tool is increased almost in proportion to the frequency. Therefore, a high-speed vibration of 20 kHz or more is usually used.
JP 2000-52101 A JP 2000-218401 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-309001

しかしながら、上記のような切削加工では、工具刃先である加工用チップやこれを支持するシャンクの形状が、先端を頂点とする三角形の平坦な部材となっており、深い凹面形状等の各種形状を有するレンズ成形用金型を加工する場合、加工点とは異なる位置で被加工物と加工用チップ等とが干渉してしまう問題がある。   However, in the cutting process as described above, the shape of the cutting tip that is the tool edge and the shape of the shank that supports the cutting tip is a triangular flat member with the tip at the apex, and various shapes such as a deep concave shape can be obtained. In the case of processing the lens molding die having, there is a problem that the workpiece and the processing chip interfere with each other at a position different from the processing point.

ここで、加工用チップやシャンク先端の開き角を極力鋭角にして干渉を回避することが考えられるが、先端を単純に鋭角にした場合、シャンクが細長くなってしまう。この結果、シャンクの固定位置から加工用チップの刃先までの距離が長くなって、工具刃先の位置制御が困難になる。特に振動切削加工の場合、工具の重量が増加することや加工用チップの刃先までの距離が長くなることに起因して、工具刃先の振動の制御が困難になる。   Here, it is conceivable to avoid interference by setting the opening angle of the tip for processing or the tip of the shank as acute as possible. However, when the tip is simply made an acute angle, the shank becomes elongated. As a result, the distance from the fixed position of the shank to the cutting edge of the machining tip becomes long, and the position control of the tool cutting edge becomes difficult. In particular, in the case of vibration cutting, it is difficult to control the vibration of the tool cutting edge due to an increase in the weight of the tool and an increase in the distance to the cutting edge of the machining tip.

そこで、本発明は、各種凹面の加工を容易にすることができ加工精度を高めることができる切削工具、加工装置、及び切削加工方法、並びに、これを用いて作製される成形金型及び光学素子を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a cutting tool, a processing apparatus, a cutting method, and a molding die and an optical element that are manufactured by using the cutting tool, a processing apparatus, and a cutting method that can easily process various concave surfaces and increase processing accuracy. The purpose is to provide.

上記課題を解決するため、本発明に係る切削工具は、(a)加工用チップと、(b)加工用チップを支持する支持部と、ホルダの先端に固定される固定部とを有するとともに、支持部から固定部にかけて延在する先細部分の側面に凹部を設けたシャンクとを備える。なお、加工用チップとは、加工用の刃先を有する部材であり、シャンクとは、台金部を指す。また、ホルダとは、実際の加工に際してシャンクを支持する部材であり、かかるホルダの先端とは、シャンクの根元部分すなわち固定部が取り付けられる部分である。
本発明の切削工具において、加工用チップは、ダイヤモンド及び高純度cBNのいずれか一方で形成され、凹部よりも先端側に配置され、根元側でシャンクに沿った形状を有し、先細部分は、平坦な上下面と先細る側面とを有する板状体であり、固定部は、固定用の開口を備え、支持部の軸方向の長さをx、固定部の軸方向に関する開口の中心から支持部側の端部までの長さをy、固定部の開口の開口径をDとした場合に、
D/2<y<x
の条件を満たす
In order to solve the above problems, a cutting tool according to the present invention has (a) a machining tip, (b) a support portion that supports the machining tip, and a fixing portion that is fixed to the tip of the holder, And a shank provided with a recess on the side surface of the tapered portion extending from the support portion to the fixed portion. The processing chip is a member having a cutting edge for processing, and the shank refers to a base metal part. The holder is a member that supports the shank during actual processing, and the tip of the holder is the root portion of the shank, that is, the portion to which the fixing portion is attached.
In the cutting tool of the present invention, the processing tip is formed of either diamond or high-purity cBN, is disposed on the tip side of the recess, has a shape along the shank on the root side, and the tapered portion is It is a plate-like body having a flat upper and lower surface and a tapered side surface, and the fixing portion includes an opening for fixing, and the axial length of the supporting portion is x, and is supported from the center of the opening in the axial direction of the fixing portion. When the length to the end on the part side is y and the opening diameter of the opening of the fixed part is D,
D / 2 <y <x
Satisfy the condition of

上記切削工具では、シャンクに支持部から固定部にかけて延在する先細部分の側面に凹部を設けているので、加工用チップや支持部の開き角を小さくしても、シャンクの固定部のサイズを一定以上に保つことができ、シャンクのホルダ先端への取り付けを確実なものとできる。なお、加工用チップや支持部の開き角を小さくした場合、被加工体の面形状の深さ等にかかわらず、加工用チップを被加工面に当て易くなり、加工用チップの被加工面に対する角度や移動方向に関する自由度を高めることができる。また、上記切削工具では、シャンクの長さすなわち固定部から支持部先端までの距離を短くすることができ、工具刃先である加工用チップの振幅等を含む振動状態の制御が容易になるので、結果的に加工精度を高めることができる。
上記切削工具では、先細部分が平坦な上下面と先細る側面とを有する板状体であり、固定部が固定用の開口を備えるので、シャンクを構成する板状体の先細る側面において凹部としてくびれが形成され、シャンクの板状面に沿った姿勢の傾き、つまり被加工体に対する傾斜角の許容度が増大する。
上記切削工具では、上記条件D/2<y<xを満たすので、固定部の開口中心から支持部の先端までの実効距離L=x+yを一定以上に確保しつつ、支持部の先端に向けての長さxを大きくすることができ、支持部や加工用チップを細長くすることができる。これにより、支持部や固定部の強度を十分に維持できるとともに、支持部に異常な振動が発生することを防止できる。
上記切削工具では、加工用チップが、ダイヤモンド及び高純度cBNのいずれかで形成されている。ダイヤモンドは、極めて高い形状精度と微小な表面粗さとを実現できるので、光学面の創製加工に非常に適している。特に、振動切削においては、切削応力が被加工体に対しても刃先に対しても著しく低減するので、深い切り込み量が得られ、ダイヤモンド等の刃先の寿命も伸びるので、切削回数や工具取り替えの手間を減らして、光学面を効率良く創製加工することができる。また、高純度cBNは、線膨張係数が極めて小さく、高精度の切削加工が可能になり、良好な熱伝導性によって温度上昇を抑える効果や、耐衝撃性によって破損等の弊害を防止する効果も期待される。なお、高純度cBNとは、cBN以外に0.5重量%以下の結合材等を含むものを意味する。ダイヤモンドは、加工熱により炭素が酸化されて、この部分の均質性がくずれ脆くなるのが、工具摩耗の原因となると一般的に言われている。その点、高純度cBNは、熱に強く、被削材によっては、ダイヤモンドよりも高精度な加工面が得られる場合がある
In the above cutting tool, since the concave portion is provided on the side surface of the tapered portion extending from the support portion to the fixing portion in the shank, the size of the fixing portion of the shank can be reduced even if the opening angle of the processing tip or the support portion is reduced. It can be maintained above a certain level, and the attachment of the shank to the tip of the holder can be ensured. In addition, when the opening angle of the machining tip and the support portion is reduced, the machining tip can be easily applied to the surface to be processed regardless of the depth of the surface shape of the workpiece, and the machining tip can be applied to the surface to be processed. The degree of freedom regarding the angle and the moving direction can be increased. Further, in the cutting tool, the length of the shank, that is, the distance from the fixed portion to the tip of the support portion can be shortened, and the vibration state including the amplitude of the machining tip that is the tool blade tip can be easily controlled. As a result, the processing accuracy can be increased.
In the cutting tool, the tapered portion is a plate-like body having a flat upper and lower surface and a tapered side surface, and the fixing portion includes a fixing opening, so that the concave portion is formed on the tapered side surface of the plate-like body constituting the shank. The constriction is formed, and the inclination of the posture along the plate-like surface of the shank, that is, the tolerance of the inclination angle with respect to the workpiece increases.
In the cutting tool, since the condition D / 2 <y <x is satisfied, the effective distance L = x + y from the center of the opening of the fixed portion to the tip of the support portion is ensured to be equal to or greater than a certain distance, and the tip is directed toward the tip of the support portion. The length x can be increased, and the supporting portion and the processing chip can be elongated. As a result, the strength of the support part and the fixed part can be sufficiently maintained, and abnormal vibrations can be prevented from occurring in the support part.
In the cutting tool, the machining tip is formed of either diamond or high-purity cBN. Since diamond can realize extremely high shape accuracy and minute surface roughness, it is very suitable for creation of optical surfaces. Particularly in vibration cutting, the cutting stress is remarkably reduced for both the workpiece and the cutting edge, so that a deep cutting depth can be obtained and the life of the cutting edge of diamond or the like can be extended. It is possible to efficiently create and process an optical surface with less labor. High-purity cBN has an extremely small linear expansion coefficient, enables high-precision cutting, has an effect of suppressing temperature rise by good thermal conductivity, and an effect of preventing adverse effects such as breakage by impact resistance. Be expected. In addition, high purity cBN means what contains 0.5 weight% or less binder etc. other than cBN. Diamond is generally said to cause tool wear because carbon is oxidized by processing heat and the homogeneity of this portion is broken and becomes brittle. In this respect, high-purity cBN is resistant to heat, and depending on the work material, a processed surface with higher accuracy than diamond may be obtained .

本発明の別の態様では、先細部分が、支持部と、固定部のうち開口の中心から支持部側の部分とを含む。つまり、先細部分は、固定部の開口中心から先端までの範囲となっている。   In another aspect of the present invention, the tapered portion includes a support portion and a portion of the fixed portion on the support portion side from the center of the opening. That is, the tapered portion is a range from the opening center to the tip of the fixed portion.

本発明のさらに別の態様では、支持部側面の開き角をθ1、固定部側面の開き角をθ2とした場合に、
θ1<θ2<90° … (1)
の条件を満たす。この場合、固定部側面の開き角θ2が支持部側面の開き角θ1よりも大きくなり、支持部や加工用チップを細くしつつ、固定部側面を大きくすることができる。一方で、固定部側面の開き角θ2が極端に大きくなって固定部が被加工体と干渉して加工を妨げることを防止できる。
In still another aspect of the present invention, when the opening angle of the side surface of the support portion is θ1, and the opening angle of the side surface of the fixing portion is θ2,
θ1 <θ2 <90 ° (1)
Satisfy the condition of In this case, the opening angle θ2 of the fixing portion side surface is larger than the opening angle θ1 of the supporting portion side surface, and the fixing portion side surface can be enlarged while thinning the supporting portion and the processing chip. On the other hand, it is possible to prevent the opening angle θ2 on the side surface of the fixed portion from becoming extremely large and the fixed portion from interfering with the workpiece to prevent processing.

本発明のさらに別の態様では、
θ1<θ2−10° … (2)
の条件を満たす。この場合、支持部や加工用チップを十分に細くすることができ、加工形状の範囲を広げることができる。
In yet another aspect of the invention,
θ1 <θ2-10 ° (2)
Satisfy the condition of In this case, the support portion and the processing chip can be made sufficiently thin, and the range of the processing shape can be expanded.

本発明のさらに別の態様では、
θ1<θ2−20° … (3)
の条件を満たす。この場合、支持部や加工用チップをさらに細くすることができ、加工形状の範囲をさらに広げることができる。
In yet another aspect of the invention,
θ1 <θ2-20 ° (3)
Satisfy the condition of In this case, the support portion and the processing chip can be further narrowed, and the range of the processing shape can be further expanded.

本発明のさらに別の態様では、シャンクが、超硬及び超硬合金のいずれかで形成されている。この場合、シャンクの線膨張係数が極めて小さくなり、発熱による寸法変化を抑えることができ、高精度の切削加工が可能になる。また、超硬材料は、一般的にセラミック材料等に比較して割れにくいことから、加工用チップ支持用のシャンクの構造材料として高い信頼性を有する。   In yet another aspect of the present invention, the shank is formed of either cemented carbide or cemented carbide. In this case, the linear expansion coefficient of the shank becomes extremely small, dimensional changes due to heat generation can be suppressed, and high-precision cutting can be performed. Further, since the superhard material is generally harder to break than a ceramic material or the like, it has a high reliability as a structural material of a shank for supporting a processing chip.

本発明のさらに別の態様では、シャンクが、シリコンカーバイド、インバー材、ステンレスインバー材、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、鋼、及びジルコニアのいずれかで形成されている。   In still another aspect of the present invention, the shank is formed of any one of silicon carbide, invar material, stainless invar material, alumina, silicon nitride, sialon, steel, and zirconia.

また、本発明に係る加工装置は、(a)上述の切削工具と、(b)切削工具を振動させるための振動源と、(c)先端部に切削工具を保持するとともに、振動源からの振動を切削工具に伝達する振動体とを備える。この場合、上述の切削工具によって、高精度な振動切削加工が可能になる。つまり、加工用チップの被加工面に対する角度や移動方向に関する自由度を高めることによって各種形状の加工を容易にすることができ、振動状態の精密な制御によって加工精度を高めることができる。   In addition, the processing apparatus according to the present invention includes (a) the above-described cutting tool, (b) a vibration source for vibrating the cutting tool, (c) holding the cutting tool at the tip, and from the vibration source. A vibrating body that transmits vibration to the cutting tool. In this case, the above-described cutting tool enables highly accurate vibration cutting. In other words, various shapes can be easily processed by increasing the degree of freedom of the processing tip with respect to the processing surface and the moving direction, and the processing accuracy can be increased by precise control of the vibration state.

また、本発明に係る別の加工装置は、(a)上述の切削工具と、(b)切削工具を駆動する駆動装置とを備える。この場合、上述の切削工具によって、高精度な切削加工が可能になる。つまり、加工用チップの被加工面に対する角度や移動方向に関する自由度を高めることによって各種形状の加工を容易にすることができる。   Another processing apparatus according to the present invention includes (a) the cutting tool described above, and (b) a driving device that drives the cutting tool. In this case, highly accurate cutting can be performed by the above-described cutting tool. That is, various shapes can be easily processed by increasing the degree of freedom with respect to the angle and movement direction of the processing tip with respect to the processing surface.

本発明の具体的な観点又は態様では、上記加工装置において、駆動装置が、ターニング加工、ルーリング加工、フライカット加工、及びミーリング加工のいずれかを可能にする動作を行う。この場合、駆動装置によって切削工具の被加工体に対する相対位置を変更しつつ上記いずれかの加工を行うので、多様な形状を精密かつ迅速に形成することができる。   In a specific aspect or aspect of the present invention, in the processing apparatus, the driving device performs an operation that enables any one of turning processing, ruling processing, fly-cut processing, and milling processing. In this case, since any one of the above processes is performed while changing the relative position of the cutting tool with respect to the workpiece by the driving device, various shapes can be accurately and rapidly formed.

また、本発明に係る成形金型は、上記切削工具を用いて加工創製された光学面を有する。この場合、凹面等を含む各種光学面を有する金型を高精度で加工することができる。なお、光学面は、球面、非球面(シリンダー面、アナモフィック面を含む)、及び微細構造(回折構造や段差構造を含む)のいずれかである。この場合、凹面の光学面を有する金型を高精度で加工することができる。   Moreover, the molding die which concerns on this invention has an optical surface processed and created using the said cutting tool. In this case, a mold having various optical surfaces including a concave surface can be processed with high accuracy. The optical surface is any one of a spherical surface, an aspherical surface (including a cylinder surface and an anamorphic surface), and a fine structure (including a diffraction structure and a step structure). In this case, a mold having a concave optical surface can be processed with high accuracy.

また、本発明に係る成形金型は、上記成形金型によって成形される。この場合、高精度の金型によって高精度の光学素子を得ることができる。   The molding die according to the present invention is molded by the molding die. In this case, a high-precision optical element can be obtained with a high-precision mold.

また、本発明に係る切削加工方法は、加工用チップを先端に固定するシャンクを備える切削工具を用いた切削加工方法であって、加工用チップは、ダイヤモンド及び高純度cBNのいずれか一方で形成されるとともに、加工用チップを支持するシャンクの支持部からホルダ先端に固定される固定部にかけて延在する先細部分の側面に設けた凹部よりも先端側に配置され、根元側でシャンクに沿った形状を有し、先細部分は、平坦な上下面と先細る側面とを有する板状体であり、固定部は、固定用の開口を備え、切削工具は、支持部の軸方向の長さをx、固定部の軸方向に関する開口の中心から支持部側の端部までの長さをy、固定部の開口の開口径をDとした場合に、
D/2<y<x
の条件を満たす
Moreover, the cutting method according to the present invention is a cutting method using a cutting tool including a shank for fixing a processing tip to the tip, and the processing tip is formed of either diamond or high-purity cBN. In addition, it is arranged on the tip side of the concave portion provided on the side surface of the tapered portion that extends from the support portion of the shank that supports the processing chip to the fixed portion that is fixed to the tip of the holder, and along the shank on the root side. The tapered portion is a plate-like body having a flat upper and lower surface and a tapered side surface, the fixing portion has an opening for fixing, and the cutting tool has an axial length of the supporting portion. x, the length from the center of the opening in the axial direction of the fixed portion to the end on the support portion side is y, and the opening diameter of the opening of the fixed portion is D,
D / 2 <y <x
Satisfy the condition of

〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態に係る切削工具を図面を用いて説明する。図1(a)は、切削工具の平面図であり、図1(b)は、切削工具の側面図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, the cutting tool concerning a 1st embodiment of the present invention is explained using a drawing. FIG. 1A is a plan view of the cutting tool, and FIG. 1B is a side view of the cutting tool.

切削工具10は、レンズ等の光学素子を成形するための成形金型の光学面を加工するためのもので、先端が尖った三角で全体が板状のシャンク20と、シャンク20の尖端に固定された加工用チップ30とを備える。このうち、シャンク20は、超硬又は超硬合金によって形成されており、軽量でありながら撓みにくくなっている。シャンク20は、超硬等に限らず、シリコンカーバイド、インバー材、ステンレスインバー材、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、鋼、ジルコニア等のいずれかによって形成することもできる。また、加工用チップ30は、ダイヤモンド製のチップであり、シャンク20の先端に活性金属法等によるロウ付けによって固定されている。加工用チップ30は、高純度cBN等によって形成することもできる。   The cutting tool 10 is for processing an optical surface of a molding die for molding an optical element such as a lens. The cutting tool 10 has a triangular shape with a sharp tip and is fixed to the tip of the shank 20 with a plate-like shank 20 as a whole. The processed chip 30 is provided. Among these, the shank 20 is made of cemented carbide or a cemented carbide alloy and is difficult to bend while being lightweight. The shank 20 is not limited to carbide or the like, and can be formed of any one of silicon carbide, invar material, stainless invar material, alumina, silicon nitride, sialon, steel, zirconia, and the like. The processing tip 30 is a diamond tip and is fixed to the tip of the shank 20 by brazing using an active metal method or the like. The processing chip 30 can also be formed of high-purity cBN or the like.

なお、シャンク20がシリコンカーバイド製の場合、材料の熱伝導率が高く、線膨張係数が小さいため、加工熱や環境温度変化による刃先位置の変化の影響が小さくなる。ただし、破壊じん性値が低いので、カケや割れに対する要求が厳しい用途では他の材料の使用が好ましくなる場合も生じる。また、シャンク20がインバー材やステンレスインバー材である場合、これらの材料は製線膨張係数が小さいため、環境温度変化の影響を受けにくい。また、金属なので、シリコンカーバイドでは発生しやすいカケや割れが起こりにくい。ただし、ヤング率が鋼材の半分から1/3であるため、刃先に発生する切削抵抗によりシャンクがたわむ可能性がある。よって、刃先位置が精密で動きが許容されない用途では、他の材料の使用が好ましくなる場合も生じる。なお、この材料は、300〜600℃に変態点を有するので、ロウ付けの際に材料特性が変わる心配もあるので、使用温度の管理が重要となる。また、シャンク20がアルミナ材製の場合において、アルミナ材はセラミックスの中では加工が容易な材料であり、材料費が安いこともメリットとして挙げられる。アルミナ材は、ヤング率は382Gpaと高く、線膨張係数も高いので、チップのロウ付けの際に線膨張係数の違いから割れる可能性があるので、ロウ付けの条件や工程を厳格に管理する必要がある。また、シャンク20が窒化珪素製の場合、その材料特性からセラミックの中でもっともシャンク材料として適していることが以下の表から分かる。特に窒化珪素は室温での線膨張係数が2.7×10−6と低く、破壊じん性が低いので、割れにくく、ロウ付けも行いやすい。

Figure 0004899375
また、シャンク20をサイアロン製とすることができる。サイアロンは窒化珪素と同じような特性を有することから、シャンク材として適している。また、シャンク20を鋼製とすることができる。鋼材は価格が安く加工がしやすい。また、鋼材はチップのロウ付けも行いやすい。ただし、鋼材については、熱膨縮特性と剛性があまりよくない。また、シャンク20がジルコニア製の場合、破壊じん性値が高いので、カケや割れが生じにくい。しかし、線膨張係数が高く環境温度変化に弱い。ジルコニアは、鋼に比べて大きな違いはないが、使用環境・条件を厳密に管理することが望ましい。 When the shank 20 is made of silicon carbide, the material has a high thermal conductivity and a low coefficient of linear expansion, so that the influence of changes in the cutting edge position due to processing heat and environmental temperature changes is reduced. However, since the fracture toughness value is low, the use of other materials may be preferable in applications where demands for cracks and cracks are severe. Further, when the shank 20 is an invar material or a stainless invar material, these materials have a small linear expansion coefficient, and thus are not easily affected by environmental temperature changes. Moreover, since it is a metal, the crack and crack which are easy to generate | occur | produce with silicon carbide do not occur easily. However, since the Young's modulus is half to 3 of the steel material, the shank may be bent due to the cutting resistance generated at the cutting edge. Therefore, in applications where the cutting edge position is precise and movement is not permitted, the use of other materials may occur. In addition, since this material has a transformation point at 300 to 600 ° C., there is a concern that the material characteristics may change during brazing, and therefore management of the use temperature is important. Further, when the shank 20 is made of an alumina material, the alumina material is a material that can be easily processed in ceramics, and the material cost is also low. Alumina has a high Young's modulus of 382 Gpa and a high coefficient of linear expansion, so it may break due to the difference in coefficient of linear expansion when brazing the chip, so it is necessary to strictly control the brazing conditions and process. There is. Further, when the shank 20 is made of silicon nitride, it can be seen from the following table that the material characteristics are most suitable as a shank material among ceramics. In particular, silicon nitride has a low linear expansion coefficient at room temperature of 2.7 × 10 −6 and low fracture toughness, so it is difficult to break and braze easily.
Figure 0004899375
Further, the shank 20 can be made of sialon. Sialon is suitable as a shank material because it has the same characteristics as silicon nitride. Further, the shank 20 can be made of steel. Steel is cheap and easy to process. Steel is also easy to braze chips. However, the steel material has poor thermal expansion / contraction characteristics and rigidity. In addition, when the shank 20 is made of zirconia, the fracture toughness value is high, so that cracks and cracks are less likely to occur. However, it has a high coefficient of linear expansion and is vulnerable to environmental temperature changes. Zirconia is not much different from steel, but it is desirable to strictly manage the usage environment and conditions.

一方、加工用チップ30に高純度cBNを採用する場合において、高純度cBNは、ダイヤモンドに次ぐ硬さを有していてダイヤモンドよりも耐熱性が優れているので、加工点で発熱しやすい低熱伝導率材料(例えば、ガラスなど)を切削加工する時には、刃先寿命が長い。また、鉄系の材料を加工する場合においても、拡散磨耗が起こりにくいので、このような加工には優れている。ただし、上記材料以外のものであってダイヤモンドで加工出来る材料については、ダイヤモンドで加工するほうが、加工鏡面性・耐磨耗性が優れているので、被削材料にあわせて、チップ材料を選択し加工を行うのがベストである。   On the other hand, when high-purity cBN is used for the processing tip 30, the high-purity cBN has the second highest hardness after diamond and has better heat resistance than diamond, so it has low thermal conductivity that tends to generate heat at the processing point. When cutting a high-rate material (for example, glass), the blade edge life is long. Also, when processing an iron-based material, diffusion wear is unlikely to occur, which is excellent for such processing. However, for materials other than those listed above that can be processed with diamond, processing with diamond is superior in processing specularity and wear resistance, so select a chip material according to the work material. It is best to process.

シャンク20は、加工用チップ30を支持する支持部21と、ホルダ(不図示)の先端に固定される固定部23とを有する。支持部21は、加工用チップ30と同様に頂角が鋭角の三角形で全体として平坦な外観を有し、固定部23は、六角形で平坦な輪郭を有し中央に円形の開口23aを有する。シャンク20において、支持部21の中央から固定部23にかけては、先細部分25となっている。そして、この先細部分25の両側面25a,25bには、それぞれ凹部25cが設けられている。ここで、これら側面25a,25bのうち支持部21側の部分は、一定の開き角θ1を有しており、これら側面25a,25bのうち固定部23側の部分は、一定の開き角θ2を有している。さらに、両開き角θ1,θ2の間には、以下の関係
θ1<θ2<90° … (1)
が成り立っており、固定部23側の開き角θ2は、支持部21側の開き角θ1よりも大きくなっているが、90°未満となっている。このように、固定部23側の開き角θ2を支持部21側の開き角θ1をよりも大きくすることによって、両側面25a,25bの中央付近に屈曲部が形成され、これらの屈曲部の周辺が凹部25cとなる。ここで、支持部21側の開き角θ1は、固定部23側の開き角θ2よりも小さくなっており、加工用チップ30を尖った細長い形状とすることができる。加工用チップ30を細長くした場合、被加工体である金型母材の凹部に工具刃先を挿入し易くなり、金型母材の凹部の加工の自由度が増す。一方、固定部23側の開き角θ2は、支持部21側の開き角θ1よりも大きくなっており、固定部23を十分に大きなサイズとすることができる。これにより、支持部21を徒に長くすることなく安定性して支持することができ、不図示のホルダの先端に固定する際に締付け用のネジを通すべき開口23aのサイズも一定以上に確保することができる。さらに、固定部23側の開き角θ2は、これを鋭角とする90°未満となっており、固定部23が被加工体である金型母材と干渉する可能性を低減している。
The shank 20 includes a support portion 21 that supports the processing chip 30 and a fixing portion 23 that is fixed to the tip of a holder (not shown). The support portion 21 is a triangular shape having an acute apex angle as in the processing chip 30 and has a flat appearance as a whole. The fixing portion 23 has a hexagonal flat outline and a circular opening 23a in the center. . In the shank 20, a taper portion 25 is formed from the center of the support portion 21 to the fixing portion 23. And the recessed part 25c is provided in the both sides | surfaces 25a and 25b of this taper part 25, respectively. Here, a portion of the side surfaces 25a and 25b on the support portion 21 side has a constant opening angle θ1, and a portion of the side surfaces 25a and 25b on the fixing portion 23 side has a constant opening angle θ2. Have. Further, between the double opening angles θ1 and θ2, the following relationship θ1 <θ2 <90 ° (1)
The opening angle θ2 on the fixed portion 23 side is larger than the opening angle θ1 on the support portion 21 side, but is less than 90 °. Thus, by making the opening angle θ2 on the fixed portion 23 side larger than the opening angle θ1 on the support portion 21 side, bent portions are formed in the vicinity of the center of the both side surfaces 25a and 25b, and the periphery of these bent portions Becomes the recess 25c. Here, the opening angle θ <b> 1 on the support portion 21 side is smaller than the opening angle θ <b> 2 on the fixing portion 23 side, and the processing tip 30 can be formed into a sharp and elongated shape. When the machining tip 30 is elongated, it becomes easy to insert the tool blade edge into the recess of the mold base material, which is a workpiece, and the degree of freedom in processing the recess of the mold base material is increased. On the other hand, the opening angle θ2 on the fixing portion 23 side is larger than the opening angle θ1 on the supporting portion 21 side, so that the fixing portion 23 can be made sufficiently large. As a result, the support portion 21 can be stably supported without lengthening, and the size of the opening 23a through which a tightening screw should be passed when securing to the tip of a holder (not shown) is secured to a certain level or more. can do. Further, the opening angle θ2 on the fixed portion 23 side is less than 90 °, which makes this an acute angle, and the possibility that the fixed portion 23 interferes with a mold base material that is a workpiece is reduced.

シャンク20の寸法については、金型母材に形成すべき凹部の深さに適合した範囲で、剛性を確保でき異常な振動が生じないものとする。具体的には、支持部21の軸AX方向の長さxと、固定部23の軸AX方向に関する開口23aの中心から支持部21側の端部までの長さyとの間には、固定部の開口径をDとした場合に、以下の関係
D/2<y<x … (4)
が成り立っており、固定部23の支持部21側の長さyは、支持部21の長さxよりも小さくなっており、支持部21の相対的なサイズが大きくなっている。これにより、固定部23の開口23a中心から支持部21の先端までの実効長L=x+yを一定以下に保持しつつ、支持部21の先端に向けての長さxを相対的に大きくすることができる。これにより、支持部21や加工用チップ30を細長くしつつも、支持部21や固定部23の強度を十分に高く維持できるとともに、支持部21に異常な振動が発生することを防止できる。つまり、y<xとすることによって、深い凹面形状を高精度な面に仕上ることができる。一方、D/2<yとしているので、シャンク20の固定を十分な強度で行うことができ、加工の安定性・信頼性を高めることができる。なお、xの上限値は、経験的に、設計上6mm以下とすることが好ましい。
As for the dimensions of the shank 20, it is assumed that the rigidity can be secured and abnormal vibration does not occur within a range suitable for the depth of the recess to be formed in the mold base material. Specifically, there is a fixed interval between the length x of the support portion 21 in the axis AX direction and the length y from the center of the opening 23a to the end portion on the support portion 21 side in the axis AX direction of the fixed portion 23. When the opening diameter of the part is D, the following relationship D / 2 <y <x (4)
The length y of the fixing portion 23 on the support portion 21 side is smaller than the length x of the support portion 21, and the relative size of the support portion 21 is large. Accordingly, the effective length L = x + y from the center of the opening 23a of the fixing portion 23 to the tip of the support portion 21 is kept below a certain level, and the length x toward the tip of the support portion 21 is relatively increased. Can do. Thereby, while making the support part 21 and the chip | tip 30 for a process elongate, while being able to maintain the intensity | strength of the support part 21 and the fixing | fixed part 23 sufficiently high, it can prevent that the abnormal vibration generate | occur | produces in the support part 21. That is, by setting y <x, a deep concave shape can be finished to a highly accurate surface. On the other hand, since D / 2 <y, the shank 20 can be fixed with sufficient strength, and the stability and reliability of processing can be improved. The upper limit of x is empirically preferable to be 6 mm or less.

図2〜4は、図1に例示する切削工具10のうち主にシャンク20の形状の変形例を説明する図である。図2(a)に示すシャンク120は、固定部123が半円形と長方形を組み合わせたドーム状となっており、側面25a,25bのうち固定部123側の部分における平均の開き角を固定部123の開き角θ2としている。また、図2(b)に示すシャンク220は、固定部223が台形と長方形を組み合わせた6角形状となっている。ここで、側面25a,25bのうち固定部223側の部分における開き角θ2は、図1(a)に示すものと同様になっている。図3(a)に示すシャンク320は、固定部323が半円形と台形を組み合わせた形状となっており、側面25a,25bのうち固定部323側の部分における平均の開き角を固定部323の開き角θ2としている。図3(b)に示すシャンク420は、固定部423が裾広がりの台形と通常の台形を組み合わせた形状となっており、側面25a,25bのうち固定部423側の部分における平均の開き角を固定部423の開き角θ2としている。図4(a)に示すシャンク520は、固定部523が円弧と直線の斜辺を有する台形状の2部分を組み合わせた形状となっており、一方の側面25aのうち固定部523側と、他方の側面25bのうち固定部523側との成す平均の開き角を固定部523の開き角θ2としている。図4(b)に示すシャンク620は、固定部523がほぼ円形となっており、側面25a,25bのうち固定部623側の部分における平均の開き角を固定部623の開き角θ2としている。   2-4 is a figure explaining the modification of the shape of the shank 20 mainly among the cutting tools 10 illustrated in FIG. The shank 120 shown in FIG. 2A has a dome shape in which the fixing portion 123 is a combination of a semicircular shape and a rectangular shape, and the average opening angle in the portion on the fixing portion 123 side of the side surfaces 25a and 25b is fixed to the fixing portion 123. Is an opening angle θ2. Moreover, the shank 220 shown in FIG. 2B has a hexagonal shape in which the fixing portion 223 is a combination of a trapezoid and a rectangle. Here, the opening angle θ <b> 2 at the portion of the side surfaces 25 a and 25 b on the fixed portion 223 side is the same as that shown in FIG. The shank 320 shown in FIG. 3A has a shape in which the fixing portion 323 is a combination of a semicircular shape and a trapezoid, and the average opening angle in the portion on the fixing portion 323 side of the side surfaces 25a and 25b The opening angle is θ2. The shank 420 shown in FIG. 3 (b) has a shape in which the fixed portion 423 is a combination of a trapezoid whose base is widened and a normal trapezoid. The opening angle θ2 of the fixing portion 423 is set. The shank 520 shown in FIG. 4 (a) has a shape in which the fixed portion 523 is a combination of two trapezoidal portions having an arc and a straight hypotenuse, and the fixed portion 523 side of the one side surface 25a is connected to the other side. An average opening angle between the side surface 25b and the fixing portion 523 side is defined as an opening angle θ2 of the fixing portion 523. In the shank 620 shown in FIG. 4B, the fixing portion 523 has a substantially circular shape, and the average opening angle in the portion on the fixing portion 623 side of the side surfaces 25a and 25b is the opening angle θ2 of the fixing portion 623.

図5は、加工用チップ30の先端部30aの拡大断面図である。加工用チップ30の上面に設けたすくい面S1は平坦面となっており、端面の第1逃げ面S2は、すくい面S1に直角な面に対して微小な第1逃げ角α1をなし、第1逃げ面S2に隣接する第2逃げ面S3は、すくい面S1に直角な面に対して比較的大きな第2逃げ角α2をなす。なお、加工用チップ30の先端部30aは、図1(a)に例示するような半円形に限らず、用途に応じて様々な形状とすることができる。例えば、図6(a)の平面図に例示するような、半月バイト状の先端部P1を有する加工用チップ130とすることができ、或いは、図6(b)の平面図に例示するような剣先バイト状の先端部P2を有する加工用チップ230とすることができる。   FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the tip portion 30 a of the processing tip 30. The rake face S1 provided on the upper surface of the processing chip 30 is a flat surface, and the first flank S2 of the end face has a minute first flank angle α1 with respect to a plane perpendicular to the rake face S1, and The second flank S3 adjacent to the first flank S2 forms a relatively large second flank angle α2 with respect to the plane perpendicular to the rake face S1. In addition, the front-end | tip part 30a of the chip | tip 30 for a process is not restricted to the semicircle which is illustrated to Fig.1 (a), but can be made into various shapes according to a use. For example, it can be set as the processing chip | tip 130 which has the half-moon bite-shaped front-end | tip part P1, as illustrated in the top view of FIG. 6A, or as illustrated in the top view of FIG. It can be set as the processing chip | tip 230 which has the front-end | tip part P2 of a sword tip byte shape.

図7は、切削ユニット40の構造を説明する断面図である。切削ユニット40は、切削工具10と、ホルダ91とを備える。ここで、切削工具10は、図1等で説明したものであり、ホルダ91の先端部91aに埋め込むように保持され、ネジ92を利用した締結によって着脱可能に固定されている。切削工具10は、先端部30aがダイヤモンドチップの切刃になっている。   FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the structure of the cutting unit 40. The cutting unit 40 includes a cutting tool 10 and a holder 91. Here, the cutting tool 10 is the one described with reference to FIG. 1 and the like, and is held so as to be embedded in the tip end portion 91a of the holder 91, and is detachably fixed by fastening using a screw 92. As for the cutting tool 10, the front-end | tip part 30a is a cutting edge of a diamond tip.

ホルダ91の一端には、端面の開口に連結された給気パイプ94が設けられている。この給気パイプ94は、ガス供給装置(不図示)に連結されており、所望の流量及び温度に設定された加圧乾燥空気が供給される。   One end of the holder 91 is provided with an air supply pipe 94 connected to the opening on the end surface. The air supply pipe 94 is connected to a gas supply device (not shown), and pressurized dry air set to a desired flow rate and temperature is supplied.

以上の切削ユニット40において、ホルダ91の軸心に貫通孔95が形成されており、給気パイプ94からの加圧乾燥空気が流通する。貫通孔95の先端部は、切削工具10を差し込んで固定するための保持孔に兼用されており、貫通孔95に導入された加圧乾燥空気を切削工具10の周辺に供給できるようになっている。また、貫通孔95の先端は、切削工具10を固定した場合にも隙間を残しており、切削工具10に隣接して形成された開口95aからは、加圧乾燥空気が高速で噴射され、切削工具10先端の加工点を効率良く冷却することができるだけでなく、加工点やその周囲に付着する切り屑を気流によって確実に除去することができる。   In the above cutting unit 40, the through hole 95 is formed in the axial center of the holder 91, and the pressurized dry air from the air supply pipe 94 circulates. The front end portion of the through hole 95 is also used as a holding hole for inserting and fixing the cutting tool 10, and the pressurized dry air introduced into the through hole 95 can be supplied to the periphery of the cutting tool 10. Yes. Further, the tip of the through hole 95 leaves a gap even when the cutting tool 10 is fixed, and pressurized dry air is jetted at a high speed from the opening 95a formed adjacent to the cutting tool 10 for cutting. Not only can the processing point at the tip of the tool 10 be efficiently cooled, but also the processing point and chips adhering to the periphery of the processing point can be reliably removed by the airflow.

図8は、図7の切削ユニット40を組み込んだ精密加工機である切削装置100の構造を概念的に説明するブロック図である。   FIG. 8 is a block diagram conceptually illustrating the structure of a cutting apparatus 100 that is a precision processing machine incorporating the cutting unit 40 of FIG.

図示のように、切削装置100は、被加工体であるワークWを切削加工するための切削ユニット40と、切削ユニット40をワークWに対して支持するNC駆動機構50と、NC駆動機構50の動作を制御する駆動制御装置61と、切削ユニット40に冷却用のガスを供給するガス供給装置65と、装置全体の動作を統括的に制御する主制御装置70とを備える。   As illustrated, the cutting apparatus 100 includes a cutting unit 40 for cutting a workpiece W that is a workpiece, an NC drive mechanism 50 that supports the cutting unit 40 with respect to the workpiece W, and an NC drive mechanism 50. A drive control device 61 that controls the operation, a gas supply device 65 that supplies a cooling gas to the cutting unit 40, and a main control device 70 that comprehensively controls the operation of the entire device are provided.

NC駆動機構50は、定盤である台座51上に第1ステージ52と第2ステージ53とを載置した構造の駆動装置である。ここで、第1ステージ52は、回転駆動部55を支持しており、この回転駆動部55は、チャック37を介してワークWを間接的に支持している。第1ステージ52は、ワークWを、例えばZ軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。また、回転駆動部55は、ワークWをZ軸に平行な主軸すなわち回転軸RAのまわりに所望の速度で回転させることができる。一方、第2ステージ53は、ユニット取付部56を支持しており、このユニット取付部56は、切削ユニット40を支持している。第2ステージ53は、ユニット取付部56及び切削ユニット40を支持して、これらを例えばX軸方向やY軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。なお、以上のNC駆動機構50において、第1ステージ52と回転駆動部55とは、ワークWを駆動する被加工体駆動部を構成し、第2ステージ53は、切削ユニット40を駆動する工具駆動部を構成する。   The NC drive mechanism 50 is a drive device having a structure in which a first stage 52 and a second stage 53 are placed on a pedestal 51 which is a surface plate. Here, the first stage 52 supports the rotation driving unit 55, and the rotation driving unit 55 indirectly supports the workpiece W via the chuck 37. The first stage 52 can move the workpiece W, for example, to a desired position along the Z-axis direction at a desired speed. Further, the rotation drive unit 55 can rotate the workpiece W around the main axis parallel to the Z axis, that is, the rotation axis RA at a desired speed. On the other hand, the second stage 53 supports a unit mounting portion 56, and this unit mounting portion 56 supports the cutting unit 40. The second stage 53 can support the unit mounting portion 56 and the cutting unit 40 and move them at a desired speed to a desired position along, for example, the X-axis direction or the Y-axis direction. In the NC drive mechanism 50 described above, the first stage 52 and the rotational drive unit 55 constitute a workpiece drive unit that drives the workpiece W, and the second stage 53 is a tool drive that drives the cutting unit 40. Parts.

駆動制御装置61は、高精度の数値制御を可能にするものであり、NC駆動機構50に内蔵されたモータや位置センサ等を主制御装置70の制御下で駆動することによって、第1及び第2ステージ52,53や、回転駆動部55又はユニット取付部56を目的とする状態に適宜動作させる。例えば、第1及び第2ステージ52,53によって、切削ユニット40の端部に設けた切削工具10の先端の加工点を低速でXZ面に平行な面内に設定した所定の軌跡に沿ってワークWに対して相対的に移動(送り動作)させつつ、回転駆動部55によって、ワークWを回転軸RAのまわりに高速で回転させることができる。結果的に、駆動制御装置61の制御下で、NC駆動機構50を高精度のターニング加工用の旋盤として活用することができる。   The drive control device 61 enables high-precision numerical control, and drives the motor and the position sensor built in the NC drive mechanism 50 under the control of the main control device 70, so that the first and the first The two stages 52 and 53, the rotation driving unit 55, or the unit mounting unit 56 are appropriately operated to a target state. For example, the first and second stages 52 and 53 are used to work along a predetermined trajectory in which the machining point at the tip of the cutting tool 10 provided at the end of the cutting unit 40 is set at a low speed in a plane parallel to the XZ plane. The workpiece W can be rotated around the rotation axis RA at a high speed by the rotation driving unit 55 while moving (feeding) relative to W. As a result, the NC drive mechanism 50 can be utilized as a lathe for turning with high accuracy under the control of the drive control device 61.

ガス供給装置65は、切削ユニット40を冷却するためのものであり、加圧された乾燥空気を供給するガス状流体源65aと、ガス状流体源65aからの加圧乾燥空気を通過させることによってその温度を調節する温度調整手段としての温度調節部65bと、温度調節部65bを通過した加圧乾燥空気の流量調節を行う流量調整手段としての流量調節部65cとを備える。ここで、ガス状流体源65aは、例えば熱的工程やデシケータ等を利用した乾燥機に空気を送り込むことによって空気を乾燥させ、コンプレッサで乾燥空気を所望の気圧まで昇圧させる。また、温度調節部65bは、図示を省略するが、例えば冷媒を周囲に循環させた流路と、この流路の途中に設けた温度センサとを有し、冷媒の温度や供給量の調節によって、流路に通した加圧乾燥空気を所望の温度に調節することができる。さらに、流量調節部65cは、例えばバルブやフローコントローラ(不図示)を有し、温度調節された加圧乾燥空気を切削ユニット40に供給する際の流量を調節することができるようになっている。   The gas supply device 65 is for cooling the cutting unit 40, and by passing the pressurized dry air from the gaseous fluid source 65a and the gaseous fluid source 65a that supplies the pressurized dry air. A temperature adjusting unit 65b as a temperature adjusting unit for adjusting the temperature and a flow rate adjusting unit 65c as a flow rate adjusting unit for adjusting the flow rate of the pressurized dry air that has passed through the temperature adjusting unit 65b are provided. Here, the gaseous fluid source 65a dries air by, for example, sending the air to a dryer using a thermal process, a desiccator, or the like, and pressurizes the dry air to a desired pressure with a compressor. Although not shown, the temperature adjusting unit 65b includes, for example, a flow path in which the refrigerant is circulated around and a temperature sensor provided in the middle of the flow path. By adjusting the temperature and supply amount of the refrigerant, The pressurized dry air passed through the flow path can be adjusted to a desired temperature. Furthermore, the flow rate adjusting unit 65c has, for example, a valve and a flow controller (not shown), and can adjust the flow rate when supplying pressurized dry air whose temperature is adjusted to the cutting unit 40. .

図9は、上記の切削装置100を用いて作製した成形金型(光学素子用成型金型)を説明する図であり、図9(a)は、固定型すなわち第1金型2Aの側方断面図であり、図9(b)は、可動型すなわち第2金型2Bの側方断面図である。両金型2A,2Bの光学面3a,3bは、図8に示す切削装置100によって仕上げ加工されたものである。つまり、両金型2A,2Bの母材(材料は例えば超硬)をワークWとしてチャック57に固定し、駆動制御装置61を適宜動作させて、切削ユニット40のホルダ91先端を回転するワークWに対して2次元的に任意に移動させる。これにより、金型2A,2Bの光学面3a,3bを、球面や非球面に限らず、段差面、位相構造面、回折構造面等とすることができる。   FIG. 9 is a view for explaining a molding die (optical element molding die) produced by using the cutting apparatus 100, and FIG. 9 (a) is a side view of the fixed die, that is, the first die 2A. FIG. 9B is a side sectional view of the movable mold, that is, the second mold 2B. Optical surfaces 3a and 3b of both molds 2A and 2B are finished by a cutting device 100 shown in FIG. In other words, the base material (material is, for example, cemented carbide) of both molds 2A and 2B is fixed to the chuck 57 as a work W, and the drive control device 61 is appropriately operated to rotate the tip of the holder 91 of the cutting unit 40. Is arbitrarily moved in two dimensions. Thereby, the optical surfaces 3a and 3b of the molds 2A and 2B are not limited to spherical surfaces and aspheric surfaces, but can be step surfaces, phase structure surfaces, diffraction structure surfaces, and the like.

図10は、図9(a)の金型2Aと、図9(b)の金型2Bとを用いてプレス成形したレンズLの断面図である。図示していないが、金型2A,2Bの光学面3a,3bが段差面、位相構造面、回折構造面等を有する場合、レンズLの成形光学面も、段差面、位相構造面、回折構造面等を有するものとなる。さらに、レンズLの材料は、プラスチックに限らず、ガラス等とすることができる。なお、レンズLを上記の切削装置100によって直接作製することもできる。   FIG. 10 is a cross-sectional view of a lens L press-molded using the mold 2A of FIG. 9A and the mold 2B of FIG. 9B. Although not shown, when the optical surfaces 3a and 3b of the molds 2A and 2B have a step surface, a phase structure surface, a diffractive structure surface, etc., the molding optical surface of the lens L is also a step surface, a phase structure surface, and a diffractive structure. It has a surface. Furthermore, the material of the lens L is not limited to plastic, but may be glass or the like. The lens L can also be directly produced by the cutting device 100 described above.

〔第1実施例〕
以下、本発明者が行った具体的な実施例について説明する。本実施例において、図8の切削装置100は、送り方向であるX、Z軸の位置分解能が1nmで、主軸である回転軸RAと、X、Z軸に沿った直行軸との剛性は、非常に高くなっている。被加工体であるワークWは、日本タングステン製のタングステンカーバイト(以下WC)を用いた。WCの硬度はHV=2500と非常に高硬度な材料である。切削ユニット40によって形成される、加工面形状は、軸対称凹面であり、SR(近似曲率半径)が1.2mm、最大見込み角(軸に対する加工面の傾斜角度が最大となる角度)が62°という極めて小さく深い面を加工した。
[First embodiment]
Hereinafter, specific examples performed by the present inventor will be described. In the present embodiment, the cutting apparatus 100 of FIG. 8 has a positional resolution of the X and Z axes as the feed direction of 1 nm, and the rigidity between the rotation axis RA as the main axis and the orthogonal axes along the X and Z axes is It is very high. As a workpiece W that is a workpiece, tungsten carbide (hereinafter referred to as WC) made of Nippon Tungsten was used. The WC has a very high hardness of HV = 2500. The machining surface shape formed by the cutting unit 40 is an axisymmetric concave surface, the SR (approximate radius of curvature) is 1.2 mm, and the maximum prospective angle (the angle at which the inclination angle of the machining surface with respect to the axis is maximum) is 62 °. The extremely small and deep surface was processed.

ワークWは、加工面形状を形成すべき箇所に、予め汎用加工機にて凹面を加工しておき、図8の切削装置100で加工形状と表面粗さとを高精度に仕上げる仕上げ加工工程を行った。切削ユニット40に固定された切削工具10において、加工用チップ30は、単結晶ダイヤモンドで形成されており、シャンク20は、軽量化を図るため、窒化珪素を用いて活性金属法によって加工用チップ30の単結晶ダイヤモンドと接合した。加工用チップ30のすくい面S1は、半円形の輪郭を有し、その円弧半径は、0.8mmであり、第1逃げ面S2の第1逃げ角α1は、10°であった。ここで、支持部21の開き角θ1を30°とし、固定部23の開き角θ2を63°としている。また、切削工具10において、止めネジ位置から工具刃先までの実効長Lは、8.56mm(x=5.5mm、y=3.06mm)で短くなっており、固定部23の開口23aの直径(ネジ径)Dは、3mmとした。図8の切削装置100によるターニング加工に際しては、切削工具10による切り込み量を0.3μmとし、切削工具10の送り速度を0.5mm/minとし、主軸回転数を340rpmとした。   The workpiece W has a concave surface processed in advance by a general-purpose processing machine at a position where a processed surface shape is to be formed, and a finishing process is performed to finish the processed shape and surface roughness with high accuracy by the cutting device 100 of FIG. It was. In the cutting tool 10 fixed to the cutting unit 40, the machining tip 30 is formed of single crystal diamond, and the shank 20 is made of silicon nitride using an active metal method to reduce the weight, and the machining tip 30 is formed. Of single crystal diamond. The rake face S1 of the machining tip 30 has a semicircular contour, the arc radius thereof is 0.8 mm, and the first clearance angle α1 of the first clearance surface S2 is 10 °. Here, the opening angle θ1 of the support portion 21 is 30 °, and the opening angle θ2 of the fixing portion 23 is 63 °. In the cutting tool 10, the effective length L from the set screw position to the tool edge is 8.56 mm (x = 5.5 mm, y = 3.06 mm), and the diameter of the opening 23 a of the fixing portion 23 is short. (Screw diameter) D was 3 mm. In the turning process by the cutting apparatus 100 of FIG. 8, the cutting amount by the cutting tool 10 was set to 0.3 μm, the feed speed of the cutting tool 10 was set to 0.5 mm / min, and the spindle rotation speed was set to 340 rpm.

加工後のワークW表面すなわち加工面形状を高倍率の微分干渉顕微鏡(100×)で観察すると、非常に良好な加工表面が得られていた(図11(a)の写真参照。加工の痕跡である縦縞が見あたらない。観察されるのは斜めに延びる干渉縞だけである)。これをWYKO社製の表面粗さ測定器HD3300で測定すると、平均表面粗さRa=1.49nmの鏡面が得られた(図12のグラフ参照。)。   When the surface of the workpiece W after processing, that is, the shape of the processed surface was observed with a high-magnification differential interference microscope (100 ×), a very good processed surface was obtained (see the photograph in FIG. 11A). Some vertical stripes are not found, only the diagonally extending interference fringes are observed). When this was measured with a surface roughness measuring device HD3300 manufactured by WYKO, a mirror surface with an average surface roughness Ra = 1.49 nm was obtained (see the graph of FIG. 12).

従来型の切削工具、すなわちシャンク20の側面25a,25bに凹部を有しない従来のバイト形状(単純三角形)であって、支持部21に相当する部分が長くなっているものを用いて同様の加工を行った場合、図11(b)に示すとおり、ワークW表面は不均一で切削工具がびびつたような微細な縦縞の痕跡ができる。これは止めネジ位置と刃先までの距離である実効長が長い(15mm以上となる)ために、高硬度なワークW表面物と工具刃先が接触し反発力が発生し、工具シャンク20の剛性不足により、数nmというレベルで工具が跳ね返されていると思われる。   Similar processing using a conventional cutting tool, that is, a conventional bite shape (simple triangle) having no recesses on the side surfaces 25a and 25b of the shank 20, and a portion corresponding to the support portion 21 is long. When the process is performed, as shown in FIG. 11 (b), the surface of the workpiece W is non-uniform and traces of fine vertical stripes such as the cutting tool distorted are formed. This is because the effective length, which is the distance from the set screw position to the cutting edge, is long (more than 15 mm), and the surface of the high-hardness workpiece W comes into contact with the tool cutting edge to generate a repulsive force and the tool shank 20 has insufficient rigidity. Therefore, it seems that the tool is rebounded at a level of several nanometers.

今回の実験の中では、引き続き多種の工具形状を作成し、上記と同じ条件で加工を行い、図13に示すような結果が得られた。同図のデータに示すように、θ2とθ1の差が多くたるほど良好な光学鏡面が得られている。この結果を考察するに、θ2とθ1の差が15°以上で改善が見られ、20°以上だと明らかに高精度な加工が可能になった。本実施例の切削工具10において、ネジ止め位置から刃先先端位置までの長さLが短くなり、加工抵抗による工具のたわみが抑えられ、刃先先端位置が安定すると推測される。   In this experiment, various tool shapes were continuously created and processed under the same conditions as described above, and the results shown in FIG. 13 were obtained. As shown in the data in the figure, a better optical mirror surface is obtained as the difference between θ2 and θ1 increases. Considering this result, improvement was observed when the difference between θ2 and θ1 was 15 ° or more, and when it was 20 ° or more, it was clearly possible to perform highly accurate machining. In the cutting tool 10 of the present embodiment, it is estimated that the length L from the screwing position to the blade tip position is shortened, the deflection of the tool due to processing resistance is suppressed, and the blade tip position is stabilized.

〔第2実施形態〕
以下、第2実施形態に係る切削装置について説明する。第2実施形態の切削装置は、第1実施形態の切削装置を一部変更したものであり、特に説明しない部分は、第1実施形態の装置と共通しており、図面において共通する部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a cutting apparatus according to the second embodiment will be described. The cutting apparatus according to the second embodiment is a partial modification of the cutting apparatus according to the first embodiment. The parts that are not particularly described are common to the apparatus according to the first embodiment. The same reference numerals are assigned and duplicate descriptions are omitted.

図14は、第2実施形態に係る加工装置である振動切削ユニット140の構造を説明する断面図である。振動切削ユニット140は、図1等に示す第1実施形態と同様の切削工具10と、振動体82と、軸方向振動子83と、撓み振動子84と、カウンタバランス85と、筐体86とを備える。   FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating the structure of a vibration cutting unit 140 that is a processing apparatus according to the second embodiment. The vibration cutting unit 140 includes the same cutting tool 10 as that of the first embodiment shown in FIG. 1, the vibrating body 82, the axial vibrator 83, the bending vibrator 84, the counter balance 85, and the housing 86. Is provided.

ここで、切削工具10は、振動体82の先端側であるホルダ91の先端部91aに固定され、図示したような楕円軌道EOを描いて高速変位する。   Here, the cutting tool 10 is fixed to the distal end portion 91a of the holder 91, which is the distal end side of the vibrating body 82, and is displaced at high speed while drawing an elliptical orbit EO as illustrated.

振動体82は、例えば線膨張係数が6×10−6以下の材料によって形成されており、具体的には、窒化珪素、サイアロン、超硬、インバー材、ステンレスインバー材等が好適に用いられる。振動体82は、先端側のツール部91で外径が細くなっており、根元側で外径が太くなっている。振動体82の側面の適当な箇所には、第1固定フランジ87が形成されており、振動体82は、第1固定フランジ87を介して筐体86に例えばネジ93で固定されている。なお、振動体82は、軸方向振動子83によって振動し、Z方向に局所的に変位する定在波が形成されている共振状態となる。また、振動体82は、撓み振動子84によって振動し、Y軸方向(或いはX軸方向)に局所的に変位する定在波が形成されている共振状態となる。ここで、第1固定フランジ87の位置は、振動体82にとって、軸方向振動と撓み振動とに共通の節となっており、第1固定フランジ87を介して振動体82を固定することにより、軸方向振動や撓み振動が妨げられることを防止できる。 The vibrating body 82 is made of, for example, a material having a linear expansion coefficient of 6 × 10 −6 or less. Specifically, silicon nitride, sialon, carbide, invar material, stainless invar material, or the like is preferably used. The vibrating body 82 has a thin outer diameter at the tool portion 91 on the distal end side, and a thick outer diameter on the root side. A first fixing flange 87 is formed at an appropriate position on the side surface of the vibrating body 82, and the vibrating body 82 is fixed to the housing 86 via the first fixing flange 87 with, for example, screws 93. The vibrating body 82 is oscillated by the axial vibrator 83 and enters a resonance state in which a standing wave that is locally displaced in the Z direction is formed. The vibrating body 82 is vibrated by the flexural vibrator 84 and enters a resonance state in which a standing wave is locally displaced in the Y-axis direction (or X-axis direction). Here, the position of the first fixing flange 87 is a common node for the vibrating body 82 in the axial vibration and the bending vibration, and by fixing the vibrating body 82 via the first fixing flange 87, It is possible to prevent the axial vibration and the bending vibration from being hindered.

なお、第1固定フランジ87の形状は、振動体82と筐体86との間を封止するドーナッツ板状に限らず、振動体82と筐体86との間を部分的に封止する単一又は複数の支持体からなるものとすることができる。   The shape of the first fixing flange 87 is not limited to a donut plate shape that seals between the vibrating body 82 and the housing 86, but a single seal that partially seals between the vibrating body 82 and the housing 86. It can consist of one or more supports.

軸方向振動子83は、ピエゾ素子(PZT)や超磁歪素子等で形成され振動体82の根元側端面に接続される振動源であり、図示を省略するコネクタ等を介して不図示の振動子駆動装置に接続されている。軸方向振動子83は、振動子駆動装置63からの駆動信号に基づいて動作し高周波で伸縮振動することによって振動体82に縦波を与える。なお、軸方向振動子83は、Z方向に関しては変位可能になっているが、XY方向に関しては変位しないようになっている。   The axial vibrator 83 is a vibration source that is formed of a piezo element (PZT), a giant magnetostrictive element, or the like and is connected to the base side end face of the vibrating body 82, and a vibrator (not shown) via a connector or the like not shown. Connected to the drive. The axial vibrator 83 operates based on a drive signal from the vibrator driving device 63 and gives a longitudinal wave to the vibrating body 82 by stretching and contracting at a high frequency. The axial vibrator 83 is displaceable in the Z direction but is not displaced in the XY direction.

撓み振動子84は、ピエゾ素子や超磁歪素子等で形成され振動体82の根元側側面に接続される振動源であり、図示を省略するコネクタ等を介して不図示の振動子駆動装置に接続されている。撓み振動子84は、上記振動子駆動装置からの駆動信号に基づいて動作し、高周波で振動することによって振動体82に横波すなわち図示の例ではY方向の振動を与える。   The bending vibrator 84 is a vibration source that is formed of a piezoelectric element, a giant magnetostrictive element, or the like and is connected to the base side surface of the vibrating body 82, and is connected to a vibrator driving device (not shown) via a connector or the like that is not shown. Has been. The bending vibrator 84 operates based on a drive signal from the vibrator driving device and vibrates at a high frequency to give a transverse wave, that is, vibration in the Y direction in the illustrated example.

カウンタバランス85は、軸方向振動子83を挟んで振動体82の反対側に接続される。カウンタバランス85の側面の適当な箇所には、第2固定フランジ88が形成されており、カウンタバランス85は、第2固定フランジ88を介して筐体86に固定されている。第2固定フランジ88の形状は、第1固定フランジ87と同様のものとなっている。なお、カウンタバランス85は、軸方向振動子83によって振動し、Z方向に局所的に変位する定在波が形成されている共振状態となる。ここで、第2固定フランジ88の位置は、カウンタバランス85にとって、軸方向振動の節となっており、第2固定フランジ88を介して固定することにより、振動体82の軸方向振動が妨げられることを防止できる。なお、カウンタバランス85も、振動体82と同一の材料で形成されている。   The counter balance 85 is connected to the opposite side of the vibrating body 82 with the axial vibrator 83 interposed therebetween. A second fixing flange 88 is formed at an appropriate position on the side surface of the counter balance 85, and the counter balance 85 is fixed to the housing 86 via the second fixing flange 88. The shape of the second fixing flange 88 is the same as that of the first fixing flange 87. Note that the counter balance 85 is in a resonance state in which a standing wave that is vibrated by the axial vibrator 83 and locally displaced in the Z direction is formed. Here, the position of the second fixing flange 88 is a node of axial vibration for the counter balance 85, and the axial vibration of the vibrating body 82 is prevented by fixing the second fixing flange 88 via the second fixing flange 88. Can be prevented. The counter balance 85 is also formed of the same material as that of the vibrating body 82.

筐体86は、円柱状の内部空間を有する部材であり、第1及び第2固定フランジ87,88を介して振動体82やカウンタバランス85を支持固定する部分である。筐体86の一端には、開口を塞ぐように上述の第1固定フランジ87が取り付けられており、他端には、端面の開口に連結された給気パイプ94が設けられている。この給気パイプ94は、ガス供給装置(不図示)に連結されており、所望の流量及び温度に設定された加圧乾燥空気が供給される。   The casing 86 is a member having a cylindrical inner space, and is a part that supports and fixes the vibrating body 82 and the counter balance 85 via the first and second fixing flanges 87 and 88. The first fixing flange 87 is attached to one end of the housing 86 so as to close the opening, and an air supply pipe 94 connected to the opening on the end surface is provided on the other end. The air supply pipe 94 is connected to a gas supply device (not shown), and pressurized dry air set to a desired flow rate and temperature is supplied.

以上の振動切削ユニット140において、振動体82と、軸方向振動子83と、カウンタバランス85とは、互いにロウ付けによって接合・固定されており、軸方向振動子83の効率的な振動が可能になっている。また、振動体82と、軸方向振動子83と、カウンタバランス85との軸心には、これらの接合面を横切るようにこれらを貫通する貫通孔95が形成されており、給気パイプ94からの加圧乾燥空気が流通する。貫通孔95の先端部は、切削工具10を差し込んで固定するための保持孔に兼用されており、貫通孔95に導入された加圧乾燥空気を切削工具10の周辺に供給できるようになっている。   In the vibration cutting unit 140 described above, the vibrating body 82, the axial vibrator 83, and the counter balance 85 are joined and fixed to each other by brazing so that the axial vibrator 83 can be efficiently vibrated. It has become. In addition, a through hole 95 is formed in the shaft center of the vibrating body 82, the axial vibrator 83, and the counter balance 85 so as to pass through these joint surfaces. Of pressurized dry air flows. The front end portion of the through hole 95 is also used as a holding hole for inserting and fixing the cutting tool 10, and the pressurized dry air introduced into the through hole 95 can be supplied to the periphery of the cutting tool 10. Yes.

図15は、図7の振動切削ユニット140を組み込んだターニング加工用の振動切削装置200の構造を概念的に説明するブロック図である。   FIG. 15 is a block diagram for conceptually explaining the structure of the vibration cutting apparatus 200 for turning processing incorporating the vibration cutting unit 140 of FIG.

図示のように、振動切削装置200は、被加工体であるワークWを切削加工するための振動切削ユニット140と、振動切削ユニット140をワークWに対して支持するNC駆動機構150と、NC駆動機構150の動作を制御する駆動制御装置61と、振動切削ユニット140に所望の振動を与える振動子駆動装置63と、振動切削ユニット140に冷却用のガスを供給するガス供給装置65と、装置全体の動作を統括的に制御する主制御装置70とを備える。駆動制御装置61やガス供給装置65については、第1実施形態において図8で説明したものと共通するので説明を省略する。   As illustrated, the vibration cutting device 200 includes a vibration cutting unit 140 for cutting a workpiece W that is a workpiece, an NC drive mechanism 150 that supports the vibration cutting unit 140 with respect to the workpiece W, and an NC drive. A drive control device 61 that controls the operation of the mechanism 150, a vibrator drive device 63 that applies desired vibration to the vibration cutting unit 140, a gas supply device 65 that supplies a cooling gas to the vibration cutting unit 140, and the entire device And a main control device 70 that comprehensively controls the operation. Since the drive control device 61 and the gas supply device 65 are the same as those described in FIG. 8 in the first embodiment, description thereof will be omitted.

振動切削ユニット140は、図14で説明したように−Z軸方向の先端側に切削工具10を埋め込んだ振動切削用の加工装置であり、この切削工具10の高周波振動によってワークWを効率良く切削する。   As described with reference to FIG. 14, the vibration cutting unit 140 is a processing device for vibration cutting in which the cutting tool 10 is embedded on the tip side in the −Z axis direction, and the workpiece W is efficiently cut by the high-frequency vibration of the cutting tool 10. To do.

NC駆動機構150は、定盤である台座51上に第1ステージ52と第2ステージ53とを載置した構造の駆動装置である。ここで、第1ステージ52は、回転駆動部55を支持しており、この回転駆動部55は、チャック37を介してワークWを間接的に支持している。第1ステージ52や回転駆動部55は、図8に示す第1実施形態と同様のもであり、説明を省略する。一方、第2ステージ53は、回転可動部156を支持しており、この回転可動部156は、振動切削ユニット140を支持している。第2ステージ53は、回転可動部156及び振動切削ユニット140を支持して、これらを例えばX軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。また、回転可動部156は、振動切削ユニット140を、Y軸に平行な鉛直旋回軸PXのまわりに所望の角度量だけ所望の速度で回転させることができる。特に、回転可動部156に対する振動切削ユニット140の固定位置や角度等を適宜調節して、振動切削ユニット140の先端点を鉛直旋回軸PX上に配置することにより、振動切削ユニット140をその先端点のまわりに所望の角度だけ回転させることができる。   The NC drive mechanism 150 is a drive device having a structure in which a first stage 52 and a second stage 53 are placed on a pedestal 51 that is a surface plate. Here, the first stage 52 supports the rotation driving unit 55, and the rotation driving unit 55 indirectly supports the workpiece W via the chuck 37. The first stage 52 and the rotation driving unit 55 are the same as those in the first embodiment shown in FIG. On the other hand, the second stage 53 supports a rotationally movable part 156, and the rotationally movable part 156 supports the vibration cutting unit 140. The second stage 53 can support the rotary movable unit 156 and the vibration cutting unit 140 and move them at a desired speed to a desired position along the X-axis direction, for example. Further, the rotary movable unit 156 can rotate the vibration cutting unit 140 at a desired speed by a desired angular amount around the vertical turning axis PX parallel to the Y axis. In particular, the vibration cutting unit 140 is placed at its tip by arranging the tip of the vibration cutting unit 140 on the vertical pivot axis PX by appropriately adjusting the fixed position and angle of the vibration cutting unit 140 with respect to the rotary movable unit 156. Can be rotated by a desired angle.

振動子駆動装置63は、振動切削ユニット140に内蔵された振動源に電力を供給するためのものであり、内蔵する発振回路やPLL回路によって、振動切削ユニット140先端の切削工具10を主制御装置70の制御下で所望の振動数及び振幅で振動させることができる。なお、図14で説明したように、振動切削ユニット140のホルダ91先端は、Z軸方向(すなわち切り込み深さ方向に延びる工具軸AXに沿った方向)に垂直な撓み振動や軸に沿った軸方向振動が可能になっており、その2次元的な振動や3次元的な振動によってワークW表面にホルダ91先端すなわち切削工具10先端を向けた微細で効率的な加工が可能になっている。   The vibrator driving device 63 is for supplying electric power to a vibration source built in the vibration cutting unit 140, and the main control device controls the cutting tool 10 at the tip of the vibration cutting unit 140 by a built-in oscillation circuit or PLL circuit. Under the control of 70, it can be vibrated at a desired frequency and amplitude. As described with reference to FIG. 14, the tip of the holder 91 of the vibration cutting unit 140 has a bending vibration perpendicular to the Z-axis direction (that is, a direction along the tool axis AX extending in the cutting depth direction) or an axis along the axis. Directional vibration is possible, and the two-dimensional vibration and the three-dimensional vibration enable fine and efficient machining with the tip of the holder 91, that is, the tip of the cutting tool 10 facing the workpiece W surface.

〔第2実施例〕
以下、第2実施例について説明する。本実施例において、図15の振動切削装置200は、送り方向であるX、Z軸の位置分解能が1nmで、主軸である回転軸RAと、X、Z軸に沿った直行軸と、鉛直旋回軸PXとの剛性は、非常に高くなっている。被加工体であるワークWは、Co含有の超硬材料を用いた。振動切削ユニット40によって形成される、加工面形状は、光学レンズで用いられる軸対称凹面であり、近似曲率半径が1.9mmで、中心曲率半径が1.5mmで、最大見込み角(加工面の傾斜角度が最大となる角度)が65°という極めて小さく深い面を加工した。
[Second Embodiment]
The second embodiment will be described below. In the present embodiment, the vibration cutting apparatus 200 of FIG. 15 has a position resolution of the X and Z axes as the feed direction of 1 nm, a rotation axis RA as the main axis, a perpendicular axis along the X and Z axes, and a vertical swivel. The rigidity with the axis PX is very high. The workpiece W, which is a workpiece, was made of a Co-containing superhard material. The machined surface shape formed by the vibration cutting unit 40 is an axisymmetric concave surface used in an optical lens, has an approximate radius of curvature of 1.9 mm, a central radius of curvature of 1.5 mm, and a maximum expected angle (of the machined surface). An extremely small and deep surface having an inclination angle of 65 ° was processed.

ワークWは、加工面形状を形成すべき箇所に、予め汎用加工機にて凹面を加工しておき、図15の振動切削装置200で加工形状と表面粗さとを高精度に仕上げる仕上げ加工工程を行った。振動切削ユニット140に固定された切削工具10において、加工用チップ30は、単結晶ダイヤモンドで形成されており、シャンク20は、軽量化を図るため、窒化珪素を用いて活性金属法によって加工用チップ30の単結晶ダイヤモンドと接合した。加工用チップ30のすくい面S1は、半円形の輪郭を有し、その円弧半径は、0.8mmであり、第1逃げ面S2の第1逃げ角α1は、10°であった。ここで、支持部21の開き角θ1を30°とし、固定部23の開き角θ2を63°としている。また、切削工具10において、止めネジ位置から工具刃先までの実効長L=8.56mm(x=5.50mm、y=3.06mm)で短くなっており、固定部23の開口23aの直径(ネジ径)Dは、3mmとした。   The workpiece W has a finishing process in which a concave surface is processed in advance by a general-purpose processing machine at a position where a processed surface shape is to be formed, and the processed shape and surface roughness are finished with high accuracy by the vibration cutting apparatus 200 of FIG. went. In the cutting tool 10 fixed to the vibration cutting unit 140, the machining tip 30 is formed of single crystal diamond, and the shank 20 is made of silicon nitride using an active metal method to reduce the weight. Bonded with 30 single crystal diamonds. The rake face S1 of the machining tip 30 has a semicircular contour, the arc radius thereof is 0.8 mm, and the first clearance angle α1 of the first clearance surface S2 is 10 °. Here, the opening angle θ1 of the support portion 21 is 30 °, and the opening angle θ2 of the fixing portion 23 is 63 °. In the cutting tool 10, the effective length L from the set screw position to the tool edge is 8.56 mm (x = 5.50 mm, y = 3.06 mm), and the diameter of the opening 23a of the fixing portion 23 ( The screw diameter D was 3 mm.

本実施例で行う振動切削は、高周波の振幅を刃先に伝えるため、加工用チップ30やシャンク20を軽くし、止めネジ位置から工具刃先までの実効長Lを短くするほうが、刃先の振幅が安定しコントロールしやすい実験結果がある。以上のことからも切削工具10は振動切削に適していることが判る。図15の振動切削装置200によるターニング加工に際しては、周波数39kHzで振動体82を駆動し、切り込み方向(すなわちZ軸方向)の振幅を3μm、切り込み方向と垂直な方向(すなわちY軸方向)の振幅を2μmとした。また、切削工具10による切り込み量を1μmとし、切削工具10の送り速度を0.5mm/minとし、主軸回転数を340rpmとした。   In the vibration cutting performed in this embodiment, in order to transmit the high-frequency amplitude to the cutting edge, it is more stable to reduce the cutting edge 30 and the shank 20 and shorten the effective length L from the set screw position to the tool cutting edge. There are experimental results that are easy to control. From the above, it can be seen that the cutting tool 10 is suitable for vibration cutting. In the turning process by the vibration cutting apparatus 200 of FIG. 15, the vibrating body 82 is driven at a frequency of 39 kHz, the amplitude in the cutting direction (ie, the Z-axis direction) is 3 μm, and the amplitude is perpendicular to the cutting direction (ie, the Y-axis direction). Was 2 μm. Moreover, the cutting amount by the cutting tool 10 was 1 μm, the feed speed of the cutting tool 10 was 0.5 mm / min, and the spindle rotation speed was 340 rpm.

加工後のワークW表面すなわち加工面形状を松下電器産業(株)3次元測定器UA3Pで測定すると、加工形状精度に相当するPV値が100nm以下で、WYKO社製の表面粗さ測定器HD3300で表面荒さを測定すると、Ra3.4nmの良好な光学鏡面が得られた(図16のグラフ参照。)。この加工精度の金型であれば、撮影系の光学面成形用レンズ金型として用いても、全く問題のないレベルのものである。   When the workpiece W surface after machining, that is, the machining surface shape, is measured with the Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. three-dimensional measuring device UA3P, the PV value corresponding to the machining shape accuracy is 100 nm or less, and the surface roughness measuring device HD3300 manufactured by WYKO When the surface roughness was measured, a good optical mirror surface of Ra 3.4 nm was obtained (see the graph of FIG. 16). Even if it is used as a lens mold for optical surface molding of an imaging system, the mold with such processing accuracy is of a level that causes no problem at all.

なお、切削工具10による切り込み量を3μmとした場合、切削工具10にピッチングが発生してしまい、加工面形状も強い加工ツールマークが顕微鏡観察された。   In addition, when the cutting depth by the cutting tool 10 was 3 μm, the cutting tool 10 was pitched, and a processing tool mark having a strong processing surface shape was observed with a microscope.

以上の結果から、実施例の切削工具10によれば、ネジ止め位置から刃先先端位置までの長さLが短くなっており、加工用チップ30やシャンク20の軽量化が達成されることから、振動切削加工で要求される高精度加工の条件を充足していると考えられる。つまり、光学面を成形したレンズ用金型が短時間で高精度に加工される。なお、今回本実施例で加工したレンズ用金型を用いて、ガラスモールドレンズの成形を試みた。結果は、金型の高精度な形状どおりの高精度なガラスモールドレンズが得られた。   From the above results, according to the cutting tool 10 of the example, the length L from the screwing position to the blade tip position is shortened, and weight reduction of the machining tip 30 and the shank 20 is achieved. It is considered that the high-precision machining conditions required for vibration cutting are satisfied. That is, the lens mold having the optical surface molded is processed with high accuracy in a short time. In addition, it tried shaping | molding of a glass mold lens using the lens metal mold | die processed by the present Example this time. As a result, a high-precision glass mold lens according to the high-precision shape of the mold was obtained.

〔第3実施形態〕
以下、第3実施形態に係る切削装置について説明する。第3実施形態の切削装置は、第1実施形態の切削装置を一部変更したものであり、特に説明しない部分は、第1実施形態の装置と共通しており、図面において共通する部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a cutting apparatus according to the third embodiment will be described. The cutting apparatus according to the third embodiment is a partial modification of the cutting apparatus according to the first embodiment, and parts not specifically described are the same as those of the apparatus according to the first embodiment. The same reference numerals are assigned and duplicate descriptions are omitted.

図17は、第3実施形態に係るルーリング加工用の切削装置300の構造を概念的に説明するブロック図である。   FIG. 17 is a block diagram conceptually illustrating the structure of the cutting device 300 for ruling according to the third embodiment.

図示のように、切削装置300は、被加工体であるワークWを切削加工するための切削ユニット40と、切削ユニット40をワークWに対して支持するNC駆動機構250とを備える。なお、図8に示す第1実施形態で説明した駆動制御装置61、ガス供給装置65、主制御装置70等については図示を省略する。   As illustrated, the cutting device 300 includes a cutting unit 40 for cutting a workpiece W that is a workpiece, and an NC drive mechanism 250 that supports the cutting unit 40 with respect to the workpiece W. In addition, illustration is abbreviate | omitted about the drive control apparatus 61 demonstrated in 1st Embodiment shown in FIG. 8, the gas supply apparatus 65, the main control apparatus 70, etc. FIG.

NC駆動機構250は、定盤である台座51上に第1ステージ252と第2ステージ253とを載置した構造の駆動装置である。ここで、第1ステージ252は、Yステージ257を支持しており、このYステージ257は、アームブロックすなわちユニット取付部256を介して切削ユニット40を鉛直に支持している。第1ステージ52及びYステージ257は、ユニット取付部256すなわち切削ユニット40の先端を、例えばX軸方向やY軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。一方、第2ステージ253は、不図示のチャックを介してワークWを支持している。第2ステージ253は、ワークWを例えばZ軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。   The NC drive mechanism 250 is a drive device having a structure in which a first stage 252 and a second stage 253 are placed on a pedestal 51 which is a surface plate. Here, the first stage 252 supports a Y stage 257, and the Y stage 257 supports the cutting unit 40 vertically via an arm block, that is, a unit mounting portion 256. The first stage 52 and the Y stage 257 can move the unit mounting portion 256, that is, the tip of the cutting unit 40 to a desired position along the X-axis direction or the Y-axis direction, for example, at a desired speed. On the other hand, the second stage 253 supports the workpiece W via a chuck (not shown). The second stage 253 can move the workpiece W to a desired position along the Z-axis direction, for example, at a desired speed.

〔第3実施例〕
以下、第3実施例について説明する。本実施例において、図17の振動切削装置300は、送り方向であるX、Y、Z軸の位置分解能が1nmである。被加工体であるワークWは、STAVAX料を用いた。振動切削ユニット40によって形成される、加工面形状は、X、Y軸方向に個別の曲率を有するアナモフィク面であり、サイズは10mm×15mmである。
[Third embodiment]
The third embodiment will be described below. In the present embodiment, the vibration cutting apparatus 300 in FIG. 17 has a position resolution of 1 nm in the X, Y, and Z axes, which are feed directions. The workpiece W, which is a workpiece, used a STAVAX fee. The processed surface shape formed by the vibration cutting unit 40 is an anamorphic surface having individual curvatures in the X and Y axis directions, and the size is 10 mm × 15 mm.

ワークWは、加工面形状を形成すべき箇所に、予め汎用加工機にて対応面を加工しておき、図17の切削装置300で仕上げ加工工程を行った。切削ユニット40に固定された切削工具10において、加工用チップ30は、高純度cBNで形成されており、シャンク20は、軽量化を図るため、超硬合金を用いてロウ付けによって加工用チップ30の高純度cBNと接合した。加工用チップ30のすくい面S1は、半円形の輪郭を有し、その円弧半径は、0.5mmであり、第1逃げ面S2の第1逃げ角α1は、5°であった。ここで、支持部21の開き角θ1を40°とし、固定部23の開き角θ2を60°としている。また、切削工具10において、止めネジ位置から工具刃先までの実効長L=8.26mm(x=5.2mm、y=3.06mm)で短くなっており、固定部23の開口23aの直径(ネジ径)Dは、4mmとした。   For the workpiece W, a corresponding surface was processed in advance by a general-purpose processing machine at a position where a processed surface shape should be formed, and a finishing process was performed by the cutting apparatus 300 of FIG. In the cutting tool 10 fixed to the cutting unit 40, the processing tip 30 is made of high-purity cBN, and the shank 20 is brazed using a cemented carbide to reduce the weight. Of high purity cBN. The rake face S1 of the machining tip 30 has a semicircular contour, the arc radius thereof is 0.5 mm, and the first clearance angle α1 of the first clearance surface S2 is 5 °. Here, the opening angle θ1 of the support portion 21 is 40 °, and the opening angle θ2 of the fixing portion 23 is 60 °. Further, in the cutting tool 10, the effective length L from the set screw position to the tool edge is 8.26 mm (x = 5.2 mm, y = 3.06 mm), and the diameter of the opening 23 a of the fixing portion 23 ( The screw diameter D was 4 mm.

図17の切削装置300によるルーリング加工に際しては、切削工具10による切り込み量を1μmとし、切削工具10のX軸方向送り速度を150mm/minとし、Z軸方向送りピッチを5μmとした。   In the ruling process by the cutting apparatus 300 of FIG. 17, the cutting amount by the cutting tool 10 was 1 μm, the X-axis direction feed speed of the cutting tool 10 was 150 mm / min, and the Z-axis direction feed pitch was 5 μm.

加工後のワークW表面を高倍率の顕微鏡で観察すると、非常に良好であり、加工表面粗さRa10nm以下であった(図18の写真参照。加工の痕跡である横縞が見あたらない。)。   When the surface of the workpiece W after processing was observed with a high-magnification microscope, it was very good and the processing surface roughness Ra was 10 nm or less (see the photograph in FIG. 18. Horizontal stripes that are traces of processing were not found).

従来型の切削工具、すなわちシャンク20の側面25a,25bに凹部を有しない従来のバイト形状であって、支持部21に相当する部分が長くなっているものを用いて同様の加工を行った場合、切削工具10にピッチングが発生してしまい、まともに加工できない状態であった。   When the same processing is performed using a conventional cutting tool, that is, a conventional cutting tool having no recesses on the side surfaces 25a and 25b of the shank 20, and a portion corresponding to the support portion 21 is long. The cutting tool 10 was pitched and could not be processed properly.

なお、図19は、加工後の加工用チップ30先端のすくい面S1を部分的に示す拡大平面図である。図からも明らかなように、加工用チップ30先端に工具摩耗は生じているものの、ピッチングが生じておらず、摩耗量も32μmと従来の1/3程度であった。一方、従来型の切削工具の場合、シャンク20等の剛性不足により、ピッチングや大量の工具摩耗が発生し、すくい面S1の円弧が研磨されて100〜180μmの平らな直線部分が形成される。   FIG. 19 is an enlarged plan view partially showing the rake face S1 at the tip of the processing chip 30 after processing. As is clear from the figure, although tool wear occurred at the tip of the machining tip 30, no pitting occurred, and the wear amount was 32 μm, which was about 1/3 of the conventional one. On the other hand, in the case of a conventional cutting tool, pitching and a large amount of tool wear occur due to insufficient rigidity of the shank 20 and the like, and the arc of the rake face S1 is polished to form a flat straight portion of 100 to 180 μm.

以上の結果をまとめると、本実施例の切削工具10では、θ2とθ1の差が大きくネジ止め位置から刃先先端位置までの長さLが短くなっており、加工抵抗による工具のたわみが抑えられ、刃先先端位置が安定すると推測できる。   To summarize the above results, in the cutting tool 10 of the present embodiment, the difference between θ2 and θ1 is large, and the length L from the screwing position to the blade tip position is shortened, and the deflection of the tool due to machining resistance is suppressed. It can be estimated that the blade tip position is stable.

〔第4実施形態〕
以下、第4実施形態に係る切削装置について説明する。第4実施形態の切削装置は、第3実施形態の切削装置を一部変更したものであり、特に説明しない部分は、第3実施形態の装置と共通しており、図面において共通する部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, the cutting device concerning a 4th embodiment is explained. The cutting device according to the fourth embodiment is a partial modification of the cutting device according to the third embodiment. The parts that are not particularly described are common to the device according to the third embodiment. The same reference numerals are assigned and duplicate descriptions are omitted.

図20は、第4実施形態に係るフライカット加工用の切削装置400の構造を概念的に説明するブロック図である。   FIG. 20 is a block diagram conceptually illustrating the structure of a cutting device 400 for fly cut processing according to the fourth embodiment.

図示のように、切削装置400は、被加工体であるワークWを切削加工するための切削ユニット40と、切削ユニット40をワークWに対して支持するNC駆動機構350とを備える。   As illustrated, the cutting device 400 includes a cutting unit 40 for cutting a workpiece W that is a workpiece, and an NC drive mechanism 350 that supports the cutting unit 40 with respect to the workpiece W.

NC駆動機構350は、定盤である台座51上に第1ステージ252と第2ステージ253とを載置した構造の駆動装置である。ここで、第1ステージ252は、Yステージ257を支持しており、このYステージ257は、回転駆動部355を介して切削ユニット40をZ軸に平行な回転軸RA1の周りに回転させる。第1ステージ52及びYステージ257は、回転駆動部355を例えばX軸方向やY軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。一方、第2ステージ253は、不図示のチャックを介してワークWを支持している。第2ステージ253は、ワークWを例えばZ軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。   The NC drive mechanism 350 is a drive device having a structure in which a first stage 252 and a second stage 253 are placed on a pedestal 51 that is a surface plate. Here, the first stage 252 supports the Y stage 257, and the Y stage 257 rotates the cutting unit 40 around the rotation axis RA1 parallel to the Z axis via the rotation drive unit 355. The first stage 52 and the Y stage 257 can move the rotation driving unit 355 to a desired position along, for example, the X axis direction or the Y axis direction at a desired speed. On the other hand, the second stage 253 supports the workpiece W via a chuck (not shown). The second stage 253 can move the workpiece W to a desired position along the Z-axis direction, for example, at a desired speed.

本実施形態の切削工具10でも、シャンク20(図1参照)においてθ2とθ1の差が大きくネジ止め位置から刃先先端位置までの長さLが短くなっており、加工抵抗による工具のたわみが抑えられ、刃先先端位置が安定する。   Also in the cutting tool 10 of the present embodiment, the difference between θ2 and θ1 is large in the shank 20 (see FIG. 1), and the length L from the screwing position to the blade tip position is shortened, and the deflection of the tool due to machining resistance is suppressed. And the tip position of the blade edge is stabilized.

〔第5実施形態〕
以下、第5実施形態に係る切削装置について説明する。第5実施形態の切削装置は、第3実施形態の切削装置を一部変更したものであり、特に説明しない部分は、第3実施形態の装置と共通しており、図面において共通する部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
Hereinafter, the cutting device concerning a 5th embodiment is explained. The cutting device according to the fifth embodiment is obtained by partially changing the cutting device according to the third embodiment. Parts that are not particularly described are the same as those of the device according to the third embodiment. The same reference numerals are assigned and duplicate descriptions are omitted.

図21は、第5実施形態に係るミーリング加工用の切削装置500の構造を概念的に説明するブロック図である。   FIG. 21 is a block diagram conceptually illustrating the structure of a milling machining apparatus 500 according to the fifth embodiment.

図示のように、切削装置500は、被加工体であるワークWを切削加工するための切削ユニット40と、切削ユニット40をワークWに対して支持するNC駆動機構450とを備える。   As illustrated, the cutting device 500 includes a cutting unit 40 for cutting a workpiece W that is a workpiece, and an NC drive mechanism 450 that supports the cutting unit 40 with respect to the workpiece W.

NC駆動機構450は、定盤である台座51上に第1ステージ252と第2ステージ253とを載置した構造の駆動装置である。ここで、第1ステージ252は、Yステージ257を支持しており、このYステージ257は、回転駆動部455を介して切削ユニット40をY軸に平行な回転軸RA2の周りに回転させる。第1ステージ52及びYステージ257は、回転駆動部455を例えばX軸方向やY軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。一方、第2ステージ253は、不図示のチャックを介してワークWを支持している。第2ステージ253は、ワークWを例えばZ軸方向に沿った所望の位置に所望の速度で移動させることができる。   The NC drive mechanism 450 is a drive device having a structure in which a first stage 252 and a second stage 253 are placed on a pedestal 51 that is a surface plate. Here, the first stage 252 supports the Y stage 257, and the Y stage 257 rotates the cutting unit 40 around the rotation axis RA2 parallel to the Y axis via the rotation drive unit 455. The first stage 52 and the Y stage 257 can move the rotation driving unit 455 to a desired position along, for example, the X axis direction or the Y axis direction at a desired speed. On the other hand, the second stage 253 supports the workpiece W via a chuck (not shown). The second stage 253 can move the workpiece W to a desired position along the Z-axis direction, for example, at a desired speed.

本実施形態の切削工具10でも、シャンク20(図1参照)においてθ2とθ1の差が大きくネジ止め位置から刃先先端位置までの長さLが短くなっており、加工抵抗による工具のたわみが抑えられ、刃先先端位置が安定する。   Also in the cutting tool 10 of the present embodiment, the difference between θ2 and θ1 is large in the shank 20 (see FIG. 1), and the length L from the screwing position to the blade tip position is shortened, and the deflection of the tool due to machining resistance is suppressed. And the tip position of the blade edge is stabilized.

(a)は、第1実施形態の切削工具の平面図であり、(b)は、実施形態の切削工具の側面図である。(A) is a top view of the cutting tool of 1st Embodiment, (b) is a side view of the cutting tool of embodiment. (a)、(b)は、図1に例示する切削工具のうち主にシャンクの変形例をそれぞれ説明する図である。(A), (b) is a figure mainly explaining the modification of a shank among the cutting tools illustrated in FIG. (a)、(b)は、図1に例示する切削工具のうち主にシャンクの変形例をそれぞれ説明する図である。(A), (b) is a figure mainly explaining the modification of a shank among the cutting tools illustrated in FIG. (a)、(b)は、図1に例示する切削工具のうち主にシャンクの変形例をそれぞれ説明する図である。(A), (b) is a figure mainly explaining the modification of a shank among the cutting tools illustrated in FIG. 加工用チップの先端部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the front-end | tip part of the chip | tip for a process. (a)、(b)は、加工用チップの変形例をそれぞれ示す平面図である。(A), (b) is a top view which respectively shows the modification of the chip | tip for a process. 図1の切削工具を取り付けた切削ユニットの構造を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure of the cutting unit which attached the cutting tool of FIG. 第1実施形態の切削装置を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the cutting device of a 1st embodiment. (a)、(b)は、図8の切削装置によって形成される成形金型の側方断面図である。(A), (b) is side sectional drawing of the shaping die formed with the cutting device of FIG. 図9の成形金型によって形成されたレンズの側方断面図である。FIG. 10 is a side sectional view of a lens formed by the molding die of FIG. 9. (a)は、実施例の加工装置を用いて加工した金型の加工面形状を顕微鏡観察した状態を説明する図であり、(b)は、比較例の加工面形状を顕微鏡観察した状態を説明する図である。(A) is a figure explaining the state which observed the processing surface shape of the metal mold | die processed using the processing apparatus of an Example microscopically, (b) is the state which observed the processing surface shape of the comparative example under the microscope. It is a figure explaining. 図11(a)の加工面形状を表面粗さ測定器で測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the processed surface shape of Fig.11 (a) with the surface roughness measuring device. 各種形状の切削工具を用いて切削を行った例を示す。The example which cut using the cutting tool of various shapes is shown. 第2実施形態に係る切削ユニットの構造を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure of the cutting unit which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態の切削装置を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the cutting device of a 2nd embodiment. 実施例の加工装置を用いて加工した金型の加工面形状を表面粗さ測定器で測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the processing surface shape of the metal mold | die processed using the processing apparatus of an Example with the surface roughness measuring device. 第3実施形態の切削装置を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the cutting device of a 3rd embodiment. 実施例の加工装置を用いて加工した金型の加工面形状を顕微鏡観察した状態を説明する図である。It is a figure explaining the state which observed the processing surface shape of the metal mold | die processed using the processing apparatus of an Example under a microscope. 加工後の加工用チップ先端のすくい面を部分的に示す拡大平面図である。It is an enlarged plan view which shows partially the rake face of the tip of the processing chip after processing. 第4実施形態の切削装置を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the cutting device of a 4th embodiment. 第5実施形態の切削装置を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the cutting device of a 5th embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…切削工具、 20…シャンク、21…支持部、 23…固定部、 30…加工用チップ、 40…切削ユニット、 50…駆動機構、 52…第1ステージ、 53…第2ステージ、 61…駆動制御装置、 65…ガス供給装置、 70…主制御装置、 W…ワーク

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Cutting tool, 20 ... Shank, 21 ... Supporting part, 23 ... Fixing part, 30 ... Chip for processing, 40 ... Cutting unit, 50 ... Drive mechanism, 52 ... First stage, 53 ... Second stage, 61 ... Drive Control device, 65 ... Gas supply device, 70 ... Main control device, W ... Workpiece

Claims (11)

加工用チップと、
前記加工用チップを支持する支持部と、ホルダの先端に固定される固定部とを有するとともに、前記支持部から前記固定部にかけて延在する先細部分の側面に凹部を設けたシャンクとを備え、
前記加工用チップは、ダイヤモンド及び高純度cBNのいずれか一方で形成され、前記凹部よりも先端側に配置され、根元側で前記シャンクに沿った形状を有し、
前記先細部分は、平坦な上下面と先細る側面とを有する板状体であり、前記固定部は、固定用の開口を備え、
前記支持部の軸方向の長さをx、前記固定部の軸方向に関する前記開口の中心から前記支持部側の端部までの長さをy、前記固定部の前記開口の開口径をDとした場合に、
D/2<y<x
の条件を満たす切削工具。
Processing chips,
A shank having a support portion that supports the processing chip and a fixing portion that is fixed to a tip of a holder, and a recess provided on a side surface of a tapered portion that extends from the support portion to the fixing portion,
The processing chip is formed by either the diamond and high-purity cBN, than said recess is disposed on the distal end side, have a shape along the shank at the base side,
The tapered portion is a plate-like body having a flat upper and lower surface and a tapered side surface, and the fixing portion includes an opening for fixing,
The length in the axial direction of the support portion is x, the length from the center of the opening to the end on the support portion side in the axial direction of the fixing portion is y, and the opening diameter of the opening in the fixing portion is D. If
D / 2 <y <x
Cutting tool that meets the requirements of
前記先細部分は、前記支持部と、前記固定部のうち前記開口の中心から前記支持部側の部分とを含む請求項1記載の切削工具。 The cutting tool according to claim 1 , wherein the tapered portion includes the support portion and a portion on the support portion side from the center of the opening in the fixed portion. 前記支持部側面の開き角をθ1、前記固定部側面の開き角をθ2とした場合に、
θ1<θ2<90°
の条件を満たす請求項1記載の切削工具。
When the opening angle of the side surface of the support portion is θ1, and the opening angle of the side surface of the fixing portion is θ2,
θ1 <θ2 <90 °
The cutting tool according to claim 1 , which satisfies the following condition.
θ1<θ2−10°
の条件を満たす請求項3記載の切削工具。
θ1 <θ2-10 °
The cutting tool of Claim 3 which satisfy | fills these conditions.
θ1<θ2−20°
の条件を満たす請求項3記載の切削工具。
θ1 <θ2-20 °
The cutting tool of Claim 3 which satisfy | fills these conditions.
前記シャンクは、超硬及び超硬合金のいずれかで形成されている請求項1から請求項5のいずれか一項記載の切削工具。 The cutting tool according to any one of claims 1 to 5 , wherein the shank is formed of any one of cemented carbide and cemented carbide. 前記シャンクは、シリコンカーバイド、インバー材、ステンレスインバー材、アルミナ、窒化珪素、サイアロン、鋼、及びジルコニアのいずれかで形成されている請求項1から請求項5のいずれか一項記載の切削工具。 The cutting tool according to any one of claims 1 to 5 , wherein the shank is formed of any one of silicon carbide, invar material, stainless invar material, alumina, silicon nitride, sialon, steel, and zirconia. 請求項1から請求項7のいずれか一項記載の切削工具と、
前記切削工具を振動させるための振動源と、
先端部に前記切削工具を保持するとともに、前記振動源からの振動を前記切削工具に伝達する振動体と
を備える加工装置。
The cutting tool according to any one of claims 1 to 7 ,
A vibration source for vibrating the cutting tool;
A processing apparatus comprising: a vibration body that holds the cutting tool at a tip portion and transmits vibration from the vibration source to the cutting tool.
請求項1から請求項7のいずれか一項記載の切削工具と、
前記切削工具を駆動する駆動装置と
を備える加工装置。
The cutting tool according to any one of claims 1 to 7 ,
A processing apparatus comprising: a driving device that drives the cutting tool.
前記駆動装置は、ターニング加工、ルーリング加工、フライカット加工、及びミーリング加工のいずれかを可能にする動作を行う請求項9記載の加工装置。 The processing device according to claim 9 , wherein the driving device performs an operation that enables any one of turning processing, ruling processing, fly-cut processing, and milling processing. 加工用チップを先端に固定するシャンクを備える切削工具を用いた切削加工方法であって、
前記加工用チップは、ダイヤモンド及び高純度cBNのいずれか一方で形成されるとともに、前記加工用チップを支持する前記シャンクの支持部からホルダ先端に固定される固定部にかけて延在する先細部分の側面に設けた凹部よりも先端側に配置され、根元側で前記シャンクに沿った形状を有し、
前記シャンクに設けた凹部によって被加工体との干渉を回避し、
前記先細部分は、平坦な上下面と先細る側面とを有する板状体であり、前記固定部は、固定用の開口を備え、
前記切削工具は、前記支持部の軸方向の長さをx、前記固定部の軸方向に関する前記開口の中心から前記支持部側の端部までの長さをy、前記固定部の前記開口の開口径をDとした場合に、
D/2<y<x
の条件を満たすことを特徴とする切削加工方法。
A cutting method using a cutting tool including a shank for fixing a processing tip to a tip,
The processing tip is formed of one of diamond and high-purity cBN, and has a tapered side surface extending from a support portion of the shank supporting the processing tip to a fixing portion fixed to the tip of the holder. It is arranged on the tip side from the concave portion provided in, and has a shape along the shank on the root side,
Avoid the interference with the workpiece by the recess provided in the shank ,
The tapered portion is a plate-like body having a flat upper and lower surface and a tapered side surface, and the fixing portion includes an opening for fixing,
The cutting tool is configured such that the axial length of the support portion is x, the length from the center of the opening to the end portion on the support portion side in the axial direction of the fixing portion is y, and the opening of the fixing portion is open. When the opening diameter is D,
D / 2 <y <x
A cutting method characterized by satisfying the following condition .
JP2005230093A 2005-08-08 2005-08-08 Cutting tool, processing apparatus, and cutting method Expired - Fee Related JP4899375B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005230093A JP4899375B2 (en) 2005-08-08 2005-08-08 Cutting tool, processing apparatus, and cutting method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005230093A JP4899375B2 (en) 2005-08-08 2005-08-08 Cutting tool, processing apparatus, and cutting method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007044785A JP2007044785A (en) 2007-02-22
JP4899375B2 true JP4899375B2 (en) 2012-03-21

Family

ID=37848066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005230093A Expired - Fee Related JP4899375B2 (en) 2005-08-08 2005-08-08 Cutting tool, processing apparatus, and cutting method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4899375B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5003487B2 (en) * 2006-03-30 2012-08-15 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 Cutting apparatus, processing apparatus, and cutting method
KR101447696B1 (en) 2013-02-18 2014-10-06 영남대학교 산학협력단 Tool holder for manufacturing dimple pattern and tool holder assembly including the same
JP6446876B2 (en) * 2014-07-15 2019-01-09 株式会社ジェイテクト Cutting tool
CN114211011A (en) * 2022-01-04 2022-03-22 重庆江增船舶重工有限公司 Numerical control turning method for shaft end hexagon

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2670502B2 (en) * 1988-07-29 1997-10-29 極東開発工業株式会社 Dust pushing control device for dust trucks
JP3549424B2 (en) * 1998-03-02 2004-08-04 住友電気工業株式会社 Hard sintered body tool and manufacturing method thereof
US20040045419A1 (en) * 2002-09-10 2004-03-11 Bryan William J. Multi-diamond cutting tool assembly for creating microreplication tools
JP4155838B2 (en) * 2003-02-14 2008-09-24 住友電工ハードメタル株式会社 Replaceable blade tip and cutting tool using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007044785A (en) 2007-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2008010414A1 (en) Cutting oscillator, oscillating cutting unit, machining apparatus, shaping mold and optical device
JP5115198B2 (en) Cutting vibrator and processing apparatus
JP4254896B2 (en) Vibration cutting unit and processing apparatus
US20070228879A1 (en) Cutting device, processing apparatus, molding die, optical element and cutting method
JP5355206B2 (en) Processing apparatus and processing method
JP4899375B2 (en) Cutting tool, processing apparatus, and cutting method
JP4320646B2 (en) Cutting method
JP4512737B2 (en) Ultrasonic vibration processing equipment
JP2011251383A (en) Tool holder with variable tool rotation radius, machine tool with tool, and machining method using the machine tool
JP2004223700A (en) Processing method of transfer optical surface, processing machine, die for optical element molding and diamond tool
JP2006334732A (en) Cutting tool, cutting method, cutting device, mold for forming optical element, optical element and cutting method for mold for forming optical element
CN101014436A (en) Equipment for supersonic vibration assisted machining
JP2005134680A (en) Reflection mirror, light guide optical system, laser machining device and method for manufacturing reflection mirror
JP4893177B2 (en) Cutting vibrator, vibration cutting unit, and processing apparatus
JP2007152466A (en) Cutting vibrator, vibratory cutting unit, machining device, mold , and optical element
JP5183256B2 (en) Cutting tool and cutting method using the same
JP4692071B2 (en) Vibration cutting apparatus, molding die, and optical element
JP4803347B2 (en) Vibration cutting equipment
JP4771054B2 (en) Vibration cutting apparatus, molding die, and optical element
JP4771052B2 (en) Vibration cutting apparatus, molding die, and optical element
JP2006297562A (en) Grinding method, molding die, and optical element
JP2021171835A (en) Machine tool and method for adjusting machine tool
JP2002205254A (en) Shaping method for optical element grinding/polishing tool, and grinding tool for shaping of grinding/polishing tool
JP5049402B1 (en) Mirror surface processing method, mirror surface processing machine, mirror surface processing tool

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080716

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110418

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110420

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110620

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110810

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111011

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111206

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150113

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees