JP5338181B2 - ダイヤモンド被覆膜の研磨方法及びダイヤモンド被覆切削工具並びにダイヤモンド被覆切削工具の製造方法 - Google Patents
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Description
(比較例1)
比較例1は以下の条件で、図1と同じ条件で作製したダイヤモンド被覆インサートに、垂直方向からGCIB照射を行った。
クラスターガス アルゴン
照射角度 0°
クラスターサイズ 選別なし(平均1,000個)
イオン加速電圧 20kV
イオンドーズ量 5.0e17ions/cm2
その結果のインサートのAFM観察像を図3に示す。図3に示すように、山谷の表面の微細部分がなめらかになっているが、全体の表面粗さはRa=0.15μm、Ry=3.13μmと改善は認められなかった。また、加工量は1.0μm以下であった。
比較例1の試料にさらに以下の条件でGCIB照射を行った。
クラスターガス アルゴン
照射角度 0°
クラスターサイズ 選別なし(平均1,000個)
イオン加速電圧 10kV
イオンドーズ量 2.5e17ions/cm2
その結果のインサートのAFM観察像を図4に示す。図4に示すように、山谷(ダイヤモンドの自形面)の表面の微細部分がさらになめらかになり、ダイヤモンドの自形面に倣って面が平滑化し、表面積が減少している。しかし、全体の面粗さは、Ra=0.13μm、Ry=1.28μmと未照射試料に対して表面粗さは改善されなかった。
次に、加工量を増やす目的でアルゴン−酸素混合ガスを用いて酸化反応を促進させ、以下の条件で図1と同じ条件で作製したダイヤモンド被覆インサートに、垂直方向からGCIB照射を行った。
クラスターガス アルゴン−酸素混合ガス(酸素34%)
照射角度 0°
クラスターサイズ 選別なし(平均1,000個)
イオン加速電圧 20kV
イオンドーズ量 3.2e17ions/cm2
その結果のインサートのAFM観察像を図5に示す。図5に示すように、加工量は3.8μmと増したが、全体の表面粗さはRa=0.11μm、Ry=1.18μmと改善は見られなかった。また、山谷の表面の微細部分は比較例1より荒れた表面となった。
さらに加工量を増やすため、比較例3の試料にさらに以下の条件でGCIB照射を行った。
クラスターガス アルゴン−酸素混合ガス(酸素34%)
照射角度 0°
クラスターサイズ 選別なし(平均1,000個)
イオン加速電圧 25kV
イオンドーズ量 5.0e18ions/cm2
その結果のインサートのAFM観察像を図6に示す。図6に示すように、表面粗さはRa=0.06μm、Ry=0.64μmと向上したが、加工量は22.4μmとなり、基材が露出し、加工量を増やしても面粗さの向上はできなかった。
次に、照射角度が60°以下の場合について述べる。比較例5は以下の条件で、図1と同じ条件で作製したダイヤモンド被覆インサートに、照射角度60°でGCIB照射を行った。
クラスターガス アルゴン−酸素混合ガス(酸素34%)
照射角度 60°
クラスターサイズ 選別なし(平均1,000個)
イオン加速電圧 20kV
イオンドーズ量 1.0e18ions/cm2
その結果のインサートのAFM観察像を図7に示す。図7に示すように、表面粗さはR
a=0.20μm、Ry=1.50μmと改善は見られなかった。しかし、照射方位(図で符号1の矢印)に沿った数μmの長さの平行溝の研磨痕2′が一部に観察され、本発明による突起部3の選択的な加工が照射角度により変化しており60°近傍で効果が減じていることがわかる。
クラスターガス アルゴン
照射角度 80°(第1逃げ面)、70°(第2逃げ面)
クラスターサイズ 選別なし(平均1,000個)
イオン加速電圧 30kV
イオンドーズ量 2.7e17ions/cm2(第1逃げ面)、
5.0e17ions/cm2(第2逃げ面)
クラスターガス アルゴン
照射角度 70°
クラスターサイズ 選別なし(平均1,000個)
イオン加速電圧 30kV
イオンドーズ量 各5.0e17ions/cm2
クラスターガス アルゴン
照射角度 70°(第1切れ刃11、第1逃げ面)
クラスターサイズ 選別なし(平均1,000個)
イオン加速電圧 30kV
イオンドーズ量 5.0e17ions/cm2(第1切れ刃11、第1逃げ面)
クラスターガス アルゴン
照射角度 70°(第1逃げ面)
クラスターサイズ 選別なし(平均1,000個)
イオン加速電圧 30kV
イオンドーズ量 5.0e17ions/cm2(第1逃げ面)
被加工材 ガラス繊維強化プラスチック
板厚 3mm
回転数 4,000min−1
送り速度 500mm/min切削油剤 なし
クラスターガス アルゴン
照射角度 60°〜90°(逃げ面)
クラスターサイズ 選別なし(平均1,000個)
イオン加速電圧 30kV
イオンドーズ量 5.0e17ions/cm2(逃げ面)
被加工材 ガラス繊維強化プラスチック
切削長 20m
回転数 10,000min−1(314m/min)
送り速度 2,800mm/min(0.07mm/刃)
切り込み aa=0.2mm、ar=10.0mm
切削油剤 なし(エアーブロー)
2 平行溝(研磨痕)
4 ダイヤモンド被覆膜
7 ダイヤモンド被覆膜の平均垂直面
8 第1逃げ面
9 第2逃げ面
10 ダイヤモンド被覆工具
11、11′すくい面
12、12′切れ刃
13、13′、23、31逃げ面
20 ダイヤモンド被覆ドリル(ダイヤモンド被覆切削工具)本体
22 第1切れ刃
24 第2切れ刃
30 ダイヤモンド被覆エンドミル(ダイヤモンド被覆切削工具)本体
θ ガスクラスターイオンビームの入射角
θd ダイヤモンド被覆膜の自形面の角
Claims (7)
- 超硬合金製の基体に、原子間力顕微鏡観察像において、10μm四方における最大高さが1μm以上のダイヤモンド被覆膜を形成した後、前記ダイヤモンド被覆膜に対し、入射角すなわち照射面の垂線とのなす角60°超80°未満でガスクラスターイオンビームを照射して、前記照射部分の表面が、原子間力顕微鏡観察像において、少なくとも長手方向長さが5μm以上、10μm以下の複数の平行溝を形成し、かつ、長さが10μm超の平行溝がなく、かつ、10μm四方における最大高さで0.5μm以下又は中心線平均粗さで0.1μm以下に研磨することを特徴とするダイヤモンド被覆膜の研磨方法。
- 前記ダイヤモンド被覆膜はCVD法により形成された多結晶質のダイヤモンド被覆膜であることを特徴とする請求項1記載のダイヤモンド被覆膜の研磨方法。
- 超硬合金製の切削工具基体の少なくとも切れ刃の逃げ面にダイヤモンド被覆膜が形成されたダイヤモンド被覆切削工具であって、前記切れ刃の逃げ面の切れ刃から1mm以内の前記ダイヤモンド被膜表面の原子間力顕微鏡観察像において、少なくとも長手方向長さが5μm以上、10μm以下の複数の平行溝を形成し、かつ、長さが10μm超の平行溝がなく、かつ、10μm四方における最大高さで0.5μm以下又は中心線平均粗さで0.1μm以下とされていることを特徴とするダイヤモンド被覆切削工具。
- 前記切れ刃のすくい面にダイヤモンド被腹膜が形成されており、前記切れ刃のすくい面の切れ刃から1mm以内の前記ダイヤモンド被膜表面の原子間力顕微鏡観察像において、少なくとも長手方向長さが5μm以上、10μm以下の複数の平行溝を形成し、かつ、長さが10μm超の平行溝がなく、かつ、10μm四方における最大高さで0.5μm以下又は中心線平均粗さで0.1μm以下とされていることを特徴とする請求項3記載のダイヤモンド被覆切削工具。
- 前記切れ刃の横断面でみて、前記切れ刃の丸み半径が10μm以下であることを特徴とする請求項4記載のダイヤモンド被覆切削工具。
- 請求項1又は2に記載のダイヤモンド被覆膜の研磨方法を用いて、前記ガスクラスターイオンビームを切れ刃のすくい面または逃げ面、もしくはその両方から照射することにより、請求項5に記載のダイヤモンド被覆切削工具を製造することを特徴とするダイヤモンド被覆切削工具の製造方法。
- 前記ダイヤモンド被覆切削工具はドリル又はエンドミルであって、かつ、請求項1又は2に記載のダイヤモンド被覆膜の研磨方法を用いて、前記工具軸を中心として回転させながら、あるいは回転と静止を繰り返してガスクラスターイオンビームを照射することにより、請求項3乃至5のいずれか一に記載のダイヤモンド被覆切削工具を製造することを特徴とするダイヤモンド被覆切削工具の製造方法。
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