JP5014327B2 - ダイヤモンド切削部材およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はダイヤモンド切削部材に係り、特に、人工ダイヤモンドを利用して｛１１２｝面またはその近傍をすくい面として用いるダイヤモンド切削部材を簡単且つ安価に製造する技術に関するものである。

単結晶のダイヤモンドを素材として切れ刃およびすくい面が設けられ、台金やシャンク等の所定の保持具に一体的に固設されて切削加工に用いられるダイヤモンド切削部材が提案されている。特許文献１、２に記載のダイヤモンドバイトやダイヤモンドチップはその一例で、アルミニウムや銅合金等の軟質の非鉄金属材料の鏡面切削加工などに好適に用いられる。そして、このようなダイヤモンドとして、人工ダイヤモンドを使用することが提案されている（特許文献３、４参照）。人工ダイヤモンドの場合、一般に天然ダイヤモンドに比べて耐摩耗性は劣るものの、個々のばらつきが小さく、安定した品質（耐摩耗性能）が得られる。

人工ダイヤモンドは、基本的に６つの｛１００｝面を備える六面体形状、すなわち隣接する面が互いに直角な立方体や直方体である。図９の(a) 、(b) はその一例で、(a) の人工ダイヤモンド１０は単純な直方体形状を成しており、｛１００｝で表される６つの平面１２を備えている一方、(b) の人工ダイヤモンド１４は、(a) の人工ダイヤモンド１０の角部に面取り状平面１６を有する形状を成している。この面取り状平面１６は、人工ダイヤモンド１４の製造条件等によって生じるものであるが、本明細書では、このような面取り状平面１６を有する人工ダイヤモンド１４を含めて人工ダイヤモンド１０と称して説明する。なお、上記『｛・・・｝』はミラー指数で、原子が一定の配列で配置されている結晶面を表しており、ダイヤモンドの場合、図１２に示すように上記｛１００｝面の他に｛１１１｝面、｛１１０｝面が一般に知られている。天然ダイヤモンドは、基本形状が八面体或いは十二面体形状を成している場合が多く、八面体の場合は総ての面が｛１１１｝面にて構成されており、十二面体の場合は総ての面が｛１１０｝面にて構成されている。図１２の(a) 〜(c) において、左側の図は何れも結晶面を説明する立体模型で、右側の図は各結晶面における原子の配列を示す図である。

そして、上記人工ダイヤモンド１０を切削部材として用いる場合、加工が困難なことから、例えば図１０の(a) に示すように｛１００｝面の一つをそのまますくい面２０として使用し、先端面を前逃げ面２２、その前逃げ面２２とすくい面２０とが交差する稜線を切れ刃２４として、例えば図１０の(b) に示すように円柱形状の被削材３０を軸心まわりに回転させながら切れ刃２４を外周面に押し当てるとともに、両者を被削材３０の軸方向へ相対移動させて外周面に切削加工を行う旋削加工等に使用される。このような人工ダイヤモンド１０は、図示しないシャンクの先端に取り付けられてバイトとして使用され、図１０の(b) では、そのバイトが白抜き矢印で示すように被削材３０に対して軸方向へ送り移動させられる。なお、前逃げ面２２の両側には、必要に応じて横逃げ面２６が設けられる。また、前逃げ面２２は、所定の逃げ角を有するように斜めに研磨除去することが望ましい。

ところで、上記｛１００｝面は原子が比較的密であるため、すくい面２０および前逃げ面２２については優れた耐摩耗性が得られる。切れ刃２４は、単結晶の人工ダイヤモンド１０の稜線にて構成されており、その稜線は図９の(a) に斜線で示す面、すなわち｛１１０｝面を究極的に小さくしたもので、実質的に｛１１０｝面と同様の耐摩耗性能を有し、その稜線すなわち切れ刃２４を｛１１０｝面と見做すことができる。したがって、切れ刃２４に対して直角方向の背分力や主分力（図１０の(b) 参照）に対しては優れた耐摩耗性が得られるが、切れ刃２４と平行な方向、すなわち送り分力の方向の荷重に対しては弱く、図１０の(b) に示すように被削材３０の軸方向へ送り移動して旋削加工を行う場合には、十分な耐摩耗性が得られない。

一方、人工ダイヤモンドの外周側面を構成している｛１００｝面から｛１１１｝面側へ約３５°１６′傾斜させた面、すなわち｛１１２｝面をすくい面として用いることが提案されている（特許文献５参照）。｛１１２｝面は、図１３の左側に示す位置の結晶面で、右側の図に示す原子配列を有しており、ダイヤモンドの結晶構造から幾何学的に求められるとともに、Ｘ線回折やノマルスキ解析によってもその存在が確認される。そして、この｛１１２｝面は、｛１１１｝面に次ぐ硬さを有しており、｛１１１｝面またはその近傍が前逃げ面になることと相まって優れた耐摩耗性が得られる。
特開平２−１４５２０１号公報 特開２０００−１０７９１２号公報 特開昭６０−１６３０６号公報 特開２００２−２５４２１２号公報 特開平３−２０８５０５号公報

図１１は、未だ公知ではないが、前記｛１１２｝面をすくい面として用いる場合の製造工程の一例を示す図で、｛１００｝面にて構成されている人工ダイヤモンド１０の何れか一つの側面１２ｄの任意の頂点１３ａ部分を、その側面１２ｄから頂点１３ａに向かうに従って約３５°１６′の傾斜角度θで傾斜するようにスカイフ（ｓｋｉｖｅ）盤等のダイヤモンド研磨盤により研磨除去することにより、｛１１２｝面或いはその近傍の面をすくい面３２として形成する（図１１(a) 、(b) ）。また、そのすくい面３２の傾斜方向の先端側に前逃げ面３４を同じくスカイフ盤等により研磨加工することにより切れ刃３６を形成するとともに、必要に応じて横逃げ面等を形成する一方、すくい面３２と反対側にすくい面３２と略平行に接着面３８を設け（図１１(c) ）、その接着面３８をシャンク等の保持具４０の取付基準面４２に一体的に接着することにより、目的とするダイヤモンドバイト等のダイヤモンド切削部材４４が製造される（図１１(d) ）。なお、図１１の(a) 〜(d) の各図の上側は正面図で、下側は平面図（すくい面３２、取付基準面４２に対して垂直方向から見た図）である。

人工ダイヤモンド１０を保持具４０に直接接着する方法として、活性金属ロウによる接着技術が知られているが、活性金属ロウにより十分な接着強度を得るためには、高い面精度が必要で、すくい面３２等と同様にスカイフ盤等の高精度の研磨技術で研磨除去する必要あるとともに、大きな接着面積を確保するために大量に研磨除去する必要があり、研磨加工が面倒で時間が掛かり、製造コストが高くなるという問題があった。なお、上記活性金属ロウによる接着は、脱酸素雰囲気中で人工ダイヤモンド１０を加熱することによりチタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）等の活性金属の膜を表面に生じさせ（メタライズ）、銀および銅を含む銀ロウでその人工ダイヤモンド１０を超硬合金等の保持具４０に対して直接接着するものである。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、安定した品質が得られる人工ダイヤモンドを利用して｛１１２｝面またはその近傍をすくい面として用いる耐摩耗性に優れたダイヤモンド切削部材を簡単且つ安価に製造できるようにすることにある。

第１発明は、第６発明〜第９発明のダイヤモンド切削部材を好適に製造できる製造方法に関するもので、基本的に６つの｛１００｝面を備える六面体形状の単結晶の人工ダイヤモンドを素材として切れ刃およびすくい面が設けられ、所定の保持具に一体的に固設されて切削加工に用いられるダイヤモンド切削部材の製造方法であって、(a) 取付基準面に対して所定の傾斜角度αで傾斜する傾斜面が設けられた保持具を用意する保持具製作工程と、(b) 前記人工ダイヤモンドの６つの｛１００｝面の何れか一つの第１側面が前記傾斜面に密着させられるとともに、その第１側面の周囲の４つの稜線がそれぞれその傾斜面の傾斜方向に対して４０°〜５０°の範囲内の所定角度で傾斜させられ、前記六面体形状の８つの頂点の一つの第１頂点がその傾斜方向に沿って前記取付基準面から突き出す姿勢で、その人工ダイヤモンドを前記保持具に一体的に固設する固設工程と、(c) 前記保持具に固設された前記人工ダイヤモンドの前記取付基準面から突き出す前記第１頂点部分を研磨除去することにより、前記傾斜面の傾斜方向においてその第１頂点に向かうに従って｛１００｝面から｛１１１｝面側へ３０°１６′〜４０°１６′の範囲内の所定の傾斜角度θで傾斜するすくい面を形成するとともに、そのすくい面の傾斜方向の先端に切れ刃を形成する研磨工程と、を有することを特徴とする。

第２発明は、第１発明のダイヤモンド切削部材の製造方法において、前記固設工程では、活性金属ロウにより前記人工ダイヤモンドを前記保持具の傾斜面に一体的に接着することを特徴とする。

第３発明は、第１発明または第２発明のダイヤモンド切削部材の製造方法において、(a) 前記研磨工程は、前記保持具に固設された前記人工ダイヤモンドの前記取付基準面から突き出す前記第１頂点部分をその取付基準面と平行に研磨除去するもので、(b) 前記保持具に設けられる前記傾斜面の傾斜角度αは、前記すくい面の傾斜角度θと等しいことを特徴とする。

第４発明は、第１発明〜第３発明の何れかのダイヤモンド切削部材の製造方法において、前記保持具の取付基準面には、前記すくい面を形成すべき第１頂点に対して対角位置の第２頂点が嵌め入れられる三角錐形状の凹状の取付座が設けられており、その第２頂点がその取付座に嵌め入れられることにより前記人工ダイヤモンドが一定の姿勢に位置決めされることを特徴とする。

第５発明は、第１発明〜第４発明の何れかのダイヤモンド切削部材の製造方法において、(a) 前記保持具はシャンクで、(b) 前記ダイヤモンド切削部材は、前記シャンクの先端部に前記人工ダイヤモンドが一体的に固設されたダイヤモンドバイトであることを特徴とする。

第６発明は、基本的に６つの｛１００｝面を備える六面体形状の単結晶の人工ダイヤモンドを素材として切れ刃およびすくい面が設けられ、所定の保持具に一体的に固設されて切削加工に用いられるダイヤモンド切削部材において、(a) 前記保持具には、取付基準面に対して所定の傾斜角度αで傾斜する傾斜面が設けられている一方、(b) 前記人工ダイヤモンドは、６つの｛１００｝面の何れか一つの第１側面が前記傾斜面に密着させられるとともに、その第１側面の周囲の４つの稜線がそれぞれその傾斜面の傾斜方向に対して４０°〜５０°の範囲内の所定角度で傾斜させられ、前記六面体形状の８つの頂点の一つの第１頂点がその傾斜方向に沿って前記取付基準面から突き出す姿勢で、前記保持具に一体的に固設されており、(c) その人工ダイヤモンドの前記第１頂点部分には、前記傾斜面の傾斜方向においてその第１頂点に向かうに従って｛１００｝面から｛１１１｝面側へ３０°１６′〜４０°１６′の範囲内の所定の傾斜角度θで傾斜するすくい面が設けられているとともに、そのすくい面の傾斜方向の先端に切れ刃が設けられていることを特徴とする。

第７発明は、第６発明のダイヤモンド切削部材において、前記人工ダイヤモンドは活性金属ロウにより前記保持具の傾斜面に一体的に接着されていることを特徴とする。

第８発明は、第６発明または第７発明のダイヤモンド切削部材において、前記保持具に設けられる前記傾斜面の傾斜角度αは、前記すくい面の傾斜角度θと同じで、そのすくい面はその保持具の前記取付基準面と平行であることを特徴とする。

第９発明は、第６発明〜第８発明の何れかのダイヤモンド切削部材において、(a) 前記保持具はシャンクで、(b) 前記ダイヤモンド切削部材は、前記シャンクの先端部に前記人工ダイヤモンドが一体的に固設されたダイヤモンドバイトであることを特徴とする。

第１発明のダイヤモンド切削部材の製造方法においては、保持具の取付基準面に対して所定の傾斜角度αで傾斜する傾斜面が設けられ、人工ダイヤモンドの６つの｛１００｝面の何れか一つの第１側面がその傾斜面に密着させられ、且つその傾斜面の傾斜方向に対して約４５°（４０°〜５０°の範囲内）で傾斜する姿勢で人工ダイヤモンドが一体的に固設され、取付基準面から突き出す第１頂点部分を所定の傾斜角度θで研磨除去することにより、｛１１２｝面またはその近傍（略±５°以下）がすくい面として形成される。その場合に、人工ダイヤモンドの６つの｛１００｝面の何れか一つの第１側面がそのまま保持具に密着させられて一体的に固設されるため、大きな接着面積を容易に確保することが可能でロウ付等により接着する場合でも高い固設強度が容易に得られ、すくい面が形成される第１頂点と反対側の第２頂点部分を研磨除去して接着面を形成する場合に比較して、製造時間や製造コストが大幅に低減される。したがって、このような製造方法によれば、第６発明〜第９発明のように｛１００｝面から｛１１１｝面側へ所定の傾斜角度θで傾斜する面、すなわち｛１１２｝面またはその近傍がすくい面とされ、その｛１１２｝面に対して垂直な｛１１１｝面またはその近傍が前逃げ面になることと相まって優れた耐摩耗性が得られるダイヤモンド切削部材を、簡単且つ安価に製造できるようになる。

第２発明〜第５発明は第１発明に従属しているため、第１発明と同様の作用効果が得られる。加えて、第２発明では、活性金属ロウにより人工ダイヤモンドが保持具の傾斜面に一体的に接着されるが、大きな接着面積を容易に確保できるため、面倒な研磨作業を必要とすることなく強固に接着できる。ダイヤモンド切削部材に関する第７発明においても、同様の作用効果が得られる。

第３発明では、保持具に設けられる傾斜面の傾斜角度αがすくい面の傾斜角度θと等しく、その保持具に固設された人工ダイヤモンドの取付基準面から突き出す第１頂点部分を、その取付基準面と平行に研磨除去すれば良いため、すくい面を簡単に高い精度で研磨することができる。

第４発明では、保持具の取付基準面に三角錐形状の凹状の取付座が設けられ、その取付座に第２頂点が嵌め入れられることにより人工ダイヤモンドが一定の姿勢に位置決めされるため、保持具に対して人工ダイヤモンドが高い精度で一定の姿勢に安定して保持され、｛１１２｝面またはその近傍の面から成るすくい面を高い精度で研磨加工することができる。また、３面で接触するため接触面積が大きくなり、一層優れた接着強度で接着できるとともに、比較的小さな取付部に対しても人工ダイヤモンドを十分な接着強度で取り付けることができる。

本発明の一実施例であるダイヤモンドバイトを示す図で、(a) は正面図、(b) は平面図、(c) は(b) の左側面図である。 図１のダイヤモンドバイトのシャンクを単独で示す図で、(a) は先端側の一部を断面とした正面図、(b) は平面図、(c) は(b) の左側面図である。 図２のシャンクに人工ダイヤモンドの素材が一体的に固設された状態を示す図で、(a) は先端側の一部を断面とした正面図、(b) は平面図、(c) は(b) の左側面図である。 図３のダイヤモンド素材に研磨加工を施してすくい面を形成する研磨工程を説明する図で、(a) は研磨加工時の正面図、(b) はすくい面が設けられた状態の平面図、(c) は(b) の左側面図である。 図４の研磨加工でダイヤモンド素材にすくい面が形成される過程を単独で示す斜視図である。 本発明品および従来品を用いて工具寿命を調べる際の端面切削加工を説明する概略斜視図である。 図６の試験結果を、本発明品と従来品とを比較して示す図である。 本発明の他の実施例を説明する図で、(a) は保持具製作工程および固設工程であり、(b) および(c) は研磨工程である。 人工ダイヤモンドの基本形状を説明する図で、(a) は直方体形状の場合の斜視図、(b) は(a) の直方体の角部に面取り状の平面を有する場合の斜視図である。 図９の人工ダイヤモンドの｛１００｝面の一つをそのまますくい面として用いて切削加工を行う場合の使用態様を説明する図で、(a) は所定の研磨加工が施された人工ダイヤモンドの斜視図、(b) は旋削加工に用いられた場合の一例を示す斜視図である。 図９の人工ダイヤモンドを研磨加工して｛１１２｝面をすくい面として用いる場合のダイヤモンドバイトの製造工程の一例を説明する図である。 ダイヤモンドの３つの結晶面｛１１１｝、｛１１０｝、｛１００｝を説明する図で、左側の図は結晶面の位置を示す立体模型、右側の図は各結晶面における原子の配列を示す図である。 ダイヤモンドの｛１１２｝結晶面を説明する図で、左側の図は｛１１２｝結晶面の位置を示す立体模型であり、右側の図は｛１１２｝結晶面における原子配列を示す図である。

符号の説明

１０：人工ダイヤモンド（素材） １２ａ：第１底面（第１側面） １２ｄ：第２底面（第１側面） １３ａ：第１頂点 １３ｂ：第２頂点 ５０、１００：ダイヤモンドバイト（ダイヤモンド切削部材） ５２、９６：人工ダイヤモンド（研磨加工後） ５４、９０：シャンク（保持具） ５６、９２：取付基準面 ６２：取付座 ６４：取付座面（傾斜面） ７０：すくい面 ７８：切れ刃 ９４：傾斜面 α：傾斜面の傾斜角度 θ：すくい面の傾斜角度

本発明のダイヤモンド切削部材は、人工ダイヤモンドをシャンクに直接接着したダイヤモンドバイトや、所定の台金に接着されてバイトやその他の切削工具に取り付けて使用されるダイヤモンドチップなどである。人工ダイヤモンドは、前記図９の(a) に示すように立方体或いは直方体のものだけでなく、図９の(b) に示すようにそれ等の立方体や直方体の角部に面取り状の平面を有するものでも良い。

人工ダイヤモンドの第１頂点部分を研磨除去することによって｛１１２｝面から成るすくい面を形成する上で、保持具の傾斜面に対して垂直方向から見て、その傾斜面の傾斜方向（通常はシャンクの前後方向）に対して人工ダイヤモンドの第１側面の周囲の４つの稜線がそれぞれ４５°の角度で傾斜し、第１頂点が傾斜方向に向かって突き出す姿勢で固設する必要があるが、４５°±５°の範囲内、すなわち４０°〜５０°の範囲内であれば、｛１１２｝面と同程度の耐摩耗性能が得られ、４５°±３°の範囲内が望ましく、４５°±１°の範囲内が一層望ましい。なお、傾斜面の傾斜角度αを３５°１６′とすると、取付基準面に対して垂直方向から見た平面視における第１側面の周囲の４つの稜線の傾斜角度は５０°４５′となり、その状態で５０°４５′±５°、或いは±３°、或いは±１°の範囲内となるように、人工ダイヤモンドの姿勢を規定することもできる。

第１頂点部分を除去する際の傾斜角度θも同様で、｛１１２｝面をすくい面とする上では、傾斜角度θ＝３５°１６′（厳密には３５°１５′５２″）とする必要があるが、３５°１６′±５°の範囲内、すなわち３０°１６′〜４０°１６′の範囲内であれば、｛１１２｝面と同程度の耐摩耗性能が得られ、３５°１６′±３°の範囲内が望ましく、３５°１６′±１°の範囲内が一層望ましい。

保持具の材質としては超硬合金が好適に用いられるが、モリブデン等の他の金属材料を採用することもできる。活性金属ロウで接着する場合、接着後の温度変化で剥離することが無いように、熱膨張係数が人工ダイヤモンドと近いものを採用することが望ましい。超硬合金製の保持具の場合、傾斜面や第４発明の三角錐形状の凹状の取付座を有する状態で成形、焼結することもできるが、研削加工等により後から傾斜面や取付座を設けることも可能である。凹状の取付座の場合、取付座の底部と人工ダイヤモンドの第２頂点との干渉で面接触が阻害されることを避けるため、底部に逃げ穴を設けたり第２頂点の先端を研磨除去したりすることも可能である。

保持具に人工ダイヤモンドを固設する手段としては、活性金属ロウを用いて人工ダイヤモンドを保持具に対して直接接着することが望ましいが、第１発明や第６発明の実施に際しては、他の接着技術や機械的な固設手段を採用することも可能である。

第３発明では、傾斜角度α＝θであり、保持具の取付基準面から突き出す人工ダイヤモンドの第１頂点部分を、その取付基準面と平行に研磨除去すれば良いが、必ずしもα＝θである必要はなく、少なくとも傾斜角度θですくい面が形成されるように、必要に応じて保持具を傾けた状態ですくい面の研磨加工等を行えば良い。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例であるダイヤモンドバイト５０を示す３面図で、(a) は正面図、(b) は平面図、(c) は(b) の左側面図すなわちダイヤモンドバイト５０を先端側から見た図である。このダイヤモンドバイト５０は、前記直方体形状の人工ダイヤモンド１０を素材として所定形状に研磨した人工ダイヤモンド（研磨品）５２が、超硬合金製のシャンク５４の先端部に一体的に固設されたものである。シャンク５４は、図２に単独で示すように略直方体形状を成しており、旋盤等の刃物台にボルトを用いて固定するための２個のボルト穴６０が設けられているとともに、平坦な上面すなわち取付基準面５６の先端側部分には、図３に示すように研磨加工が施される前の人工ダイヤモンド１０（以下、ダイヤモンド素材１０という）の一つの頂点（第２頂点）１３ｂに対応する三角錐形状の凹状の取付座６２が設けられている。本実施例では、断面が正方形の扁平な正四角柱形状のダイヤモンド素材１０が用いられており、そのダイヤモンド素材１０がシャンク５４に一体的に固設された状態で研磨加工が施されることにより、すくい面７０等を有する人工ダイヤモンド５２とされる。図２および図３の(a) 〜(c) は、それぞれ図１の(a) 〜(c) に対応する図で、(a) は先端側の一部を切り欠いた正面図、(b) は平面図、(c) は(b) の左側面図である。なお、ダイヤモンドバイト５０はダイヤモンド切削部材で、シャンク５４は保持具に相当する。

上記取付座６２は、扁平な正四角柱形状を成すダイヤモンド素材１０の正方形の底面の一方（第１底面）１２ａが密着させられる取付座面６４と、その第１底面１２ａに隣接する二つの側面１２ｂ、１２ｃが密着させられる一対の壁面６６、６８とを有し、取付座面６４は、シャンク５４の前後方向すなわち図２の(a) 、(b) における左右方向において、取付基準面５６に対して所定の傾斜角度αで傾斜している。また、一対の壁面６６、６８は、取付座面６４の傾斜方向に対して略対称的に設けられており、ダイヤモンド素材１０の第２頂点１３ｂが取付座６２内に嵌め込まれ、第１底面１２ａおよび一対の側面１２ｂ、１２ｃがそれぞれ取付座６２の取付座面６４および一対の壁面６６、６８に密着させられることにより、第２頂点１３ｂに対して対角位置の第１頂点１３ａが取付座面６４の傾斜方向に沿って略真っ直ぐに取付座６２から突き出す一定の姿勢、すなわち第１底面１２ａの周囲の４つの稜線がそれぞれ取付座面６４の傾斜方向に対して約４５°（±１°程度の範囲内）で傾斜する姿勢で、図３(b) の平面視においてシャンク５４の中心線に略沿って第１頂点１３ａが前方へ突き出す姿勢に位置決めされる。取付座６２は、超硬合金製のシャンク５４を成形する段階で設けることもできるが、焼結後に研削加工等により形成することも可能である。このような取付座６２を有するシャンク５４を用意する工程が保持具製作工程であり、上記第１底面１２ａはダイヤモンド素材１０の６つの｛１００｝面の何れか一つの第１側面に相当し、取付座６２の取付座面６４は傾斜面に相当する。

ダイヤモンド素材１０は、活性金属ロウにより第１底面１２ａおよび一対の側面１２ｂ、１２ｃがそれぞれ取付座６２の取付座面６４および一対の壁面６６、６８に一体的に接着されることにより、シャンク５４の先端部分に一体的に固設される。活性金属ロウは、例えばチタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）等の活性金属を２〜４％程度の割合で含んでいる銀ロウで、脱酸素雰囲気中でダイヤモンド素材１０を８００℃〜１０００℃程度まで加熱することにより、チタン或いはクロム等の活性金属の膜を第１底面１２ａおよび一対の側面１２ｂ、１２ｃの表面に生じさせ（メタライズ）、銀および銅を含む銀ロウによりそれ等の第１底面１２ａおよび側面１２ｂ、１２ｃを取付座６２の取付座面６４および一対の壁面６６、６８に直接接着する。なお、互いに直角な３つの面１２ａ〜１２ｃをそれぞれ取付座面６４、壁面６６、６８に対して完全に密着させることは難しいため、少なくとも第１底面１２ａを取付座面６４に対して確実に密着させて一体的に固着すれば良く、その場合でも比較的大きな接着面積を確保できるため、十分な接着強度が得られる。このように活性金属ロウによりダイヤモンド素材１０を取付座６２に一体的に接着する工程が固設工程である。

そして、このようにダイヤモンド素材１０が所定の姿勢でシャンク５４に一体的に固設された状態で、スカイフ盤等のダイヤモンド研磨技術によりそのダイヤモンド素材１０に対して研磨処理が行われることにより、すくい面７０等を有する人工ダイヤモンド５２とされる。すなわち、例えば図４に示すように中心線Ｏまわりに回転駆動されるダイヤモンド研磨盤８０の略水平な研磨面８２と平行であって上下反対向きにシャンク５４を保持し、ダイヤモンド素材１０の前記第１頂点１３ａをその研磨面８２に対して押し当てることにより、その第１頂点１３ａがシャンク５４の取付基準面５６と平行に研磨除去され、前記第１底面１２ａと反対側の第２底面１２ｄに対して傾斜角度θ（図１参照）で傾斜するすくい面７０が形成される。この場合の傾斜角度θは、研磨面８２とシャンク５４の取付基準面５６とが平行であることから、取付座面６４に密着して固設されたダイヤモンド素材１０の傾斜角度αと同じであり、すくい面７０は、｛１００｝面から｛１１１｝面側へ傾斜角度θで傾斜した面となる。本実施例のダイヤモンド素材１０は扁平な正四角柱形状であるため、第１頂点１３ａは、図４(b) の平面視においてシャンク５４の中心線上に位置しており、その第１頂点１３ａを研磨面８２に押し付けて研磨する際の姿勢が安定する。図４の(a) は、シャンク５４を上下反対向きに保持して研磨加工を行っている状態を示す図で、(b) および(c) は、その研磨加工によってすくい面７０が形成された状態の平面図および左側面図である。なお、図４の(a) において白抜き矢印で示す研磨方向と、平面視におけるシャンク５４の中心線とは、必ずしも平行である必要はなく、研磨のし易さに応じて所定角度（例えば３０°〜４０°程度の範囲内）で交差するように傾斜させて研磨することもできる。

図５は、ダイヤモンド素材１０を単独で示す図で、(a) は研磨加工が行われる前の状態であり、その第１頂点１３ａが(b) に示すように第２底面１２ｄに対して傾斜角度θで斜めに傾斜するように研磨除去されることにより、(c) に示すすくい面７０が形成される。すくい面７０は、図５の(b) に点線で示す除去部分の稜線の寸法ａ、ｂの割合が１：１となる二等辺三角形を成しており、傾斜角度θは、その二等辺三角形の中心線と第２底面１２ｄとの成す角度であり、これにより、第２底面１２ｄの｛１００｝面から｛１１１｝面方向へ傾斜角度θだけ傾斜させられた面（本明細書では、このような面を｛１００｝＋θという）となる。そして、上記傾斜角度θは３５°１６′±５°の範囲内、すなわち３０°１６′〜４０°１６′の範囲内で設定され、本実施例では３５°１６′±１°の範囲内で設定されている。｛１００｝＋３５°１６′の面は略｛１１２｝の面となり、本実施例では｛１１２｝±１°程度のすくい面７０が形成される。すなわち、このようなすくい面７０が形成されるように、傾斜角度θおよび前記取付座面６４の傾斜角度αが、３５°１６′±１°の範囲内で設定されている。なお、｛１１２｝面は、図５の(b) に点線で示す除去部分の稜線の寸法ａ、ｂ、ｃの割合が１：１：１／２となる場合で、その時の傾斜角度θは約３５°１６′（厳密には３５°１５′５２″）である。このように｛１１２｝面とするためには、寸法ａとｂとが等しくなるようにする必要があるが、それ等が±１０％以下或いは±５％程度以下の範囲で互いに相違していても差し支えない。

ここで、傾斜角度α＝３５°１６′とすると、取付基準面５６に対して垂直方向から見た前記図３(b) に示す平面視の状態において、第１底面１２ａや第２底面１２ｄの周囲の４つの稜線のシャンク前後方向（取付座面６４の傾斜方向で図３(b) における左右方向）に対する傾斜角度は５０°４５′となり、その状態で５０°４５′±１°の範囲内となる姿勢でダイヤモンド素材１０がシャンク５４に固設されるように、前記取付座６２を設けるようにしても良い。

ダイヤモンド素材１０にはまた、図１に示されるように、その前端の稜線１１ａ（図３参照）が所定の傾斜角度φで研磨除去されることにより前逃げ面７２が設けられるとともに、その前逃げ面７２の両側に一対の横逃げ面７４、７６が設けられ、すくい面７０の傾斜方向の先端であって前逃げ面７２と交差する部分に切れ刃７８が設けられている。前逃げ面７２の傾斜角度φは、逃げ角が大きくなる方向がマイナス（−）で、すくい面７０のすくい角をａ°、前逃げ面７２の逃げ角をｂ°とした場合、前記傾斜角度θにそのすくい角ａ°と逃げ角ｂ°とを加算したマイナスの角度に設定され、例えば−（θ＋５°〜１０°）程度に定められる。この前逃げ面７２は、稜線１１ａが｛１１０｝面であることから、｛１１０｝−φで表され、φ≒３５°１６′の場合には略｛１１１｝面となり、すくい面７０が｛１１２｝面ですくい角ａ°を０°とすると、切れ刃７８に作用する主分力の方向と平行な面が｛１１１｝となり、特にフランク摩耗に対して優れた耐摩耗性能が得られる。これは、所定の逃げ角ｂ°が得られるように、前逃げ面７２が｛１１１｝−ｂ°とされた場合でも同様である。また、主分力の方向と平行な面が｛１１１｝と完全に一致していなくても、その近傍（例えば｛１１１｝±５°程度の範囲内）であれば、同様の作用効果が期待できる。

上記一対の横逃げ面７４、７６は先端側において略交差させられており、その稜線によって前逃げ面７２が構成されているとともに、切れ刃７８はすくい面７０と一対の横逃げ面７４、７６とが交差する頂点によって構成されている。また、この横逃げ面７４、７６を研磨加工する際に、同時にシャンク５４の先端部分も研磨されて一対の前側斜面５８が形成されるが、ダイヤモンド素材１０を固設する前の前記保持具製作工程において、図１と同一形状、或いは横逃げ面７４、７６が前側斜面５８から外側へ突き出すような形状のシャンク５４を用意することも可能である。このように、すくい面７０や前逃げ面７２、横逃げ面７４、７６を研磨加工する工程が研磨工程であり、これにより図１に示すように所定形状の人工ダイヤモンド５２を備えたダイヤモンドバイト５０が得られる。

このように、本実施例ではシャンク５４の取付基準面５６に、所定の傾斜角度αで傾斜する取付座面６４を有する取付座６２が設けられ、ダイヤモンド素材１０の第１底面１２ａがその取付座面６４に密着させられ、且つその第１底面１２ａの周囲の４つの稜線が取付座面６４の傾斜方向に対して約４５°（±１°以下の範囲内）で傾斜する姿勢、すなわちシャンク５４の中心線に略沿って第１頂点１３ａが前方へ突き出す姿勢で、ダイヤモンド素材１０が一体的に固設され、取付基準面５６から突き出す第１頂点１３ａ部分を所定の傾斜角度θで研磨除去することにより、｛１１２｝面またはその近傍（略±１°以下）がすくい面７０として形成される。その場合に、ダイヤモンド素材１０の第１底面１２ａがそのまま取付座面６４に密着させられて一体的に固設されるため、大きな接着面積を容易に確保することが可能でロウ付等により接着する場合でも高い固設強度が容易に得られ、すくい面７０が形成される第１頂点１３ａと反対側の第２頂点１３ｂ部分を研磨除去して接着面を形成する場合に比較して、製造時間や製造コストが大幅に低減される。これにより、｛１１２｝面またはその近傍がすくい面７０とされ、その｛１１２｝面に対して垂直な｛１１１｝面またはその近傍が前逃げ面７２になることと相まって優れた耐摩耗性が得られるダイヤモンドバイト５０を、簡単且つ安価に製造することができる。

また、本実施例では、活性金属ロウによりダイヤモンド素材１０がシャンク５４の取付座６２に一体的に接着されるが、大きな接着面積を容易に確保できるため、面倒な研磨作業を必要とすることなく強固に接着できる。特に本実施例では三角錐形状の凹状の取付座６２が設けられ、３面で接触させられるため、接触面積が大きくなり、一層優れた接着強度で接着できるとともに、比較的小さな取付座６２に対してもダイヤモンド素材１０を十分な接着強度で取り付けることが可能で、取付座６２を十分に確保できない場合にも好適に適用される。

また、上記三角錐形状の凹状の取付座６２に第２頂点１３ｂが嵌め入れられることによりダイヤモンド素材１０が一定の姿勢に位置決めされるため、シャンク５４に対してダイヤモンド素材１０が高い精度で一定の姿勢に安定して保持され、｛１１２｝面またはその近傍の面から成るすくい面７０を高い精度で研磨加工することができる。

また、上記取付座６２の取付座面６４の傾斜角度αがすくい面７０の傾斜角度θと等しいため、研磨工程では図４の(a) に示すようにシャンク５４を研磨面８２と平行に保持して、取付基準面５６から突き出す第１頂点１３ａ部分を研磨除去すれば良く、すくい面７０を簡単に高い精度で研磨することができる。

一方、前記傾斜角度θ＝３６°１６′、傾斜角度φ＝−４１°１６′として、すくい面７０を略｛１１２｝面、前逃げ面７２を略｛１１１｝−５°とした本実施例のダイヤモンドバイト５０と、前記図１０のようにダイヤモンド素材１０の｛１００｝面をそのまますくい面２０とし、前逃げ面２２を｛１００｝−５°とした従来のダイヤモンドバイトとを用意し、以下の加工条件で図６に示すように軸心まわりに回転駆動されるアルミニウム合金の端面に切削加工を行い、初期摩耗までの切削距離を調べたところ、図７に示す結果が得られた。
《加工条件》
被削材：アルミニウム合金（ＪＩＳ−Ａ５０５６）
切削形態：端面切削
切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ
フィード（径方向の送り）：０．０１ｍｍ／ｒｅｖ

図７に示す結果から明らかなように、本発明品によれば５０ｋｍ以上の切削加工が可能で、従来品に比べて工具寿命が格段に向上する。なお、初期摩耗は、切れ刃７８に所定の微小摩耗が発生し、鏡面加工が可能となる状態で、再研磨が必要となる再研磨寿命とは異なるものであるが、初期摩耗までの切削距離は再研磨寿命に達するまでの切削距離に略比例するため、初期摩耗までの切削距離により再研磨寿命、更には再研磨による継続使用を含めた工具寿命を比較、判断することができる。

なお、上記実施例ではシャンク５４の取付基準面５６に三角錐形状の凹状の取付座６２が設けられ、その取付座６２にダイヤモンド素材１０を接着してダイヤモンドバイト５０を製造する場合について説明したが、図８に示すように直方体形状のシャンク９０の先端部に、取付基準面９２に対して前記傾斜角度αで傾斜する下向きの傾斜面９４を設け、その傾斜面９４にダイヤモンド素材１０の第２底面１２ｄを活性金属ロウにより一体的に接着した後（図８(a) ）、前記実施例と同様にして第２底面１２ｄに対して傾斜角度θで傾斜するすくい面７０や前逃げ面７２、横逃げ面７４等を研磨することにより、所定形状の人工ダイヤモンド９６を備えたダイヤモンドバイト１００を製造することもできる（図８(b) 、(c) ）。また、必要に応じて第２頂点１３ｂ部分をシャンク９０の底面と略一致するように除去することも可能で、特に精度が要求されないため、ダイヤモンド砥石等による荒加工で簡単に除去すれば良い。但し、特に邪魔にならなければ、第２頂点１３ｂ部分をそのまま残しておくことも可能である。

この実施例では、傾斜面９４に密着して一体的に接着される第２底面１２ｄが第１側面に相当する。図８の(a) は保持具製作工程および固設工程に相当し、(b) および(c) は研磨工程に相当する。なお、(a) 〜(c) の各図の上側は正面図で、下側は平面図（すくい面７０、取付基準面９２に対して垂直方向から見た図）である。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。

本発明のダイヤモンド切削部材の製造方法によれば、ダイヤモンド素材の第１側面をそのまま保持具の傾斜面に密着させて一体的に固設し、取付基準面から突き出す第１頂点部分を所定の傾斜角度θで研磨除去することにより、｛１１２｝面またはその近傍をすくい面とするため、保持具との接触面積を容易に確保することが可能で高い接着強度が容易に得られ、すくい面が形成される第１頂点と反対側の第２頂点部分を研磨除去して接着面を形成する場合に比較して、製造時間や製造コストが大幅に低減される。これにより、｛１１２｝面またはその近傍がすくい面とされ、その｛１１２｝面に対して垂直な｛１１１｝面またはその近傍が前逃げ面になることと相まって優れた耐摩耗性が得られるダイヤモンドバイトを製造する際の製造方法として好適に採用されるとともに、このようにして製造されたダイヤモンドバイトは優れた耐摩耗性能が得られるため、種々の切削加工に好適に用いられる。

Claims (9)

1. 基本的に６つの｛１００｝面を備える六面体形状の単結晶の人工ダイヤモンドを素材として切れ刃およびすくい面が設けられ、所定の保持具に一体的に固設されて切削加工に用いられるダイヤモンド切削部材の製造方法であって、
   取付基準面に対して所定の傾斜角度αで傾斜する傾斜面が設けられた保持具を用意する保持具製作工程と、
   前記人工ダイヤモンドの６つの｛１００｝面の何れか一つの第１側面が前記傾斜面に密着させられるとともに、該第１側面の周囲の４つの稜線がそれぞれ該傾斜面の傾斜方向に対して４０°〜５０°の範囲内の所定角度で傾斜させられ、前記六面体形状の８つの頂点の一つの第１頂点が該傾斜方向に沿って前記取付基準面から突き出す姿勢で、該人工ダイヤモンドを前記保持具に一体的に固設する固設工程と、
   前記保持具に固設された前記人工ダイヤモンドの前記取付基準面から突き出す前記第１頂点部分を研磨除去することにより、前記傾斜面の傾斜方向において該第１頂点に向かうに従って｛１００｝面から｛１１１｝面側へ３０°１６′〜４０°１６′の範囲内の所定の傾斜角度θで傾斜するすくい面を形成するとともに、該すくい面の傾斜方向の先端に切れ刃を形成する研磨工程と、
   を有することを特徴とするダイヤモンド切削部材の製造方法。
2. 請求項１において、
   前記固設工程では、活性金属ロウにより前記人工ダイヤモンドを前記保持具の傾斜面に一体的に接着する
   ことを特徴とするダイヤモンド切削部材の製造方法。
3. 請求項１または２において、
   前記研磨工程は、前記保持具に固設された前記人工ダイヤモンドの前記取付基準面から突き出す前記第１頂点部分を該取付基準面と平行に研磨除去するもので、
   前記保持具に設けられる前記傾斜面の傾斜角度αは、前記すくい面の傾斜角度θと等しい
   ことを特徴とするダイヤモンド切削部材の製造方法。
4. 請求項１〜３の何れか１項において、
   前記保持具の取付基準面には、前記すくい面を形成すべき第１頂点に対して対角位置の第２頂点が嵌め入れられる三角錐形状の凹状の取付座が設けられており、該第２頂点が該取付座に嵌め入れられることにより前記人工ダイヤモンドが一定の姿勢に位置決めされる
   ことを特徴とするダイヤモンド切削部材の製造方法。
5. 請求項１〜４の何れか１項において、
   前記保持具はシャンクで、
   前記ダイヤモンド切削部材は、前記シャンクの先端部に前記人工ダイヤモンドが一体的に固設されたダイヤモンドバイトである
   ことを特徴とするダイヤモンド切削部材の製造方法。
6. 基本的に６つの｛１００｝面を備える六面体形状の単結晶の人工ダイヤモンドを素材として切れ刃およびすくい面が設けられ、所定の保持具に一体的に固設されて切削加工に用いられるダイヤモンド切削部材において、
   前記保持具には、取付基準面に対して所定の傾斜角度αで傾斜する傾斜面が設けられている一方、
   前記人工ダイヤモンドは、６つの｛１００｝面の何れか一つの第１側面が前記傾斜面に密着させられるとともに、該第１側面の周囲の４つの稜線がそれぞれ該傾斜面の傾斜方向に対して４０°〜５０°の範囲内の所定角度で傾斜させられ、前記六面体形状の８つの頂点の一つの第１頂点が該傾斜方向に沿って前記取付基準面から突き出す姿勢で、前記保持具に一体的に固設されており、
   該人工ダイヤモンドの前記第１頂点部分には、前記傾斜面の傾斜方向において該第１頂点に向かうに従って｛１００｝面から｛１１１｝面側へ３５°１６′−５°〜３５°１６′＋５°の範囲内の所定の傾斜角度θで傾斜するすくい面が設けられているとともに、該すくい面の傾斜方向の先端に切れ刃が設けられている
   ことを特徴とするダイヤモンド切削部材。
7. 請求項６において、
   前記人工ダイヤモンドは活性金属ロウにより前記保持具の傾斜面に一体的に接着されている
   ことを特徴とするダイヤモンド切削部材。
8. 請求項６または７において、
   前記保持具に設けられる前記傾斜面の傾斜角度αは、前記すくい面の傾斜角度θと同じで、該すくい面は該保持具の前記取付基準面と平行である
   ことを特徴とするダイヤモンド切削部材。
9. 請求項６〜８の何れか１項において、
   前記保持具はシャンクで、
   前記ダイヤモンド切削部材は、前記シャンクの先端部に前記人工ダイヤモンドが一体的に固設されたダイヤモンドバイトである
   ことを特徴とするダイヤモンド切削部材。

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