JP5828487B2 - 割送り型カッターインサート、割送り型カッターインサート用の成形物及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、機械工具のための割送り型カッターインサート用成形物、成形物の組立体及び成形物の製作方法に関する。

米国特許第７，８５７，５５７号明細書は、２つの層、即ち、カーバイドから成る内側層に接合された切削用材料、例えばｃＢＮ又はダイヤモンドから成る外側層を有する被覆構造体を備えた割送り型インサート（スローアウェイ又は使い捨てインサートとも呼ばれる）を開示している。かかる層構造体は、ろう付けによってインサートベース本体に取り付けられるのが良く、これに先立って、層構造体は、焼結成形体として製造される。

米国特許第７，８５７，５５７号明細書

使用にあたり、高い生産性を発揮することができる機械工具用の割送り型カッターインサート及びその効率的な製作方法が要望されている。

第１の観点によれば、割送り型カッターインサート用の成形物を製作する方法であって、この方法は、セラミック材料から成るウェーハを用意するステップを有し、ウェーハは、焼結カーバイド基体によって実質的に支持されておらず、ウェーハは、せいぜい２ｍｍ又はせいぜい１ｍｍの平均直径を有し、この方法は、周辺側部（コーナー接合部で合体する）によって互いに連結された主要近位端部と主要遠位端部を有するインサートベース（本明細書では基体ともいう）を用意するステップを更に有し、インサートベースの近位端部は、周辺側部の接合部によって構成された少なくとも２つのコーナー部（又は先端若しくは頂点）を有するよう構成されており、ウェーハは、インサートベースの近位端部の２つのコーナー部に対応した少なくとも２つのコーナー部（切れ刃を提供するため）を有するよう構成されており、この方法は、更に、ウェーハを結合材料（例えば、ろう付け合金材料）によって近位端部に結合するステップを有し、ウェーハのコーナー部は、成形物を提供するよう近位端部の対応のコーナー部に隣接して（即ち、これらコーナー部の実質的に上方に）配置されることを特徴とする方法を提供することができる。コーナー部は、コーナー部に隣接して位置する近位端部の少なくとも一領域に実質的に平行な平面内において丸形であり又は弧状であって良く又はコーナー部は、この平面内において実質的に鋭利であり又は尖っていても良い。近位端部は、ウェーハを受け入れるポケットであって、近位端部の２つのコーナー部を含む場合のあるポケット及び／又はウェーハを位置決めする案内手段、例えばボスを有するのが良い。幾つかの例示の構成例では、インサートベースの近位端部は、周辺側部の接合部によって構成された少なくとも３つ又は少なくとも４つのコーナー部を有し、ウェーハは、インサートベースの近位端部のコーナー部に対応した少なくとも３つ又は少なくとも４つのコーナー部を有するよう構成されているのが良い。

第２の観点によれば、開示した成形物（割送り型カッターインサート用）のためのウェーハを製作する方法であって、セラミック材料から成ると共に一対の互いに反対側の主要な端面相互間の第１の厚さを有する前駆体を用意するステップと、前駆体を複数個の部分構造体に切断して一対の互いに反対側の主要な面相互間の第２の厚さを有する少なくとも１つの部分構造体を提供するステップとを有し、第２の厚さは、第１の厚さよりも小さく、この方法は、部分構造体を加工して（例えば、所望の寸法又は公差を達成するよう研削、研磨又は他の別の切削によって加工して）ウェーハを提供するステップを有することを特徴とする方法を提供できる。

種々のセラミック材料が本発明により想定されている。例えば、セラミック材料は、新セラミック材料又は超硬材料、例えばＰＣＢＮ材料、ＰＣＤ材料、熱安定性ＰＣＤ材料又はＳＩＣ結合ダイヤモンド材料であるのが良い。セラミック材料は、放電手段によって切断可能であるのがよい（この材料は、導電性であるのが良い）。例えば、セラミック材料は、チタン浸炭窒化物から成るマトリックス（母材）中に分散して配置されたｃＢＮ結晶粒から成るのが良く、セラミック材料は、少なくとも約３５体積パーセント又は少なくとも約５０体積パーセントのｃＢＮ及び／又はせいぜい約９３体積パーセント、せいぜい約８０体積パーセント又はせいぜい約７０体積パーセントのｃＢＮを含むのが良い。特定の実施例では、ｃＢＮ結晶粒の含有量は、超硬材料の少なくとも約７０体積パーセントであるのが良い。

前駆体及び部分構造体について種々の構成及び組み合わせが本発明により想定されている。例えば、前駆体の互いに反対側の主要面は、実質的に平面状であるのが良く且つ／或いは前記部分構造体の互いに反対側の主要面は、実質的に平面状であるのが良い。前駆体は、２個〜１０個の部分構造体に切断されるのが良く、各部分構造体は、前駆体の体積の実質的に５０％から１０％の体積を有する。幾つかの例示の構成例では、部分構造体の主要面は、前駆体の主要面に対応して切断されるのが良く、部分構造体の主要面は、前駆体の主要面のうちの少なくとも一方に実質的に平行であり又はこれに対してせいぜい約４５°の角度をなして傾けられても良く、或いは、部分構造体の主要面は、前駆体の主要面のうちの少なくとも一方に実質的に垂直であり又はこれに対して少なくとも約４５°の角度をなして傾けられても良い。幾つかの実施例では、第１の厚さは、前駆体の一対の互いに反対側の主要面相互間で測定されるのが良く、第２の厚さは、部分構造体の対応の表面相互間で測定される。例示の一構成例では、前駆体の少なくとも一方の主要面は、実質的に平面状であるのが良い。前駆体は、側面によって互いに連結された一対の実質的に平面状の主要端面を有するのが良く、本発明の方法は、前駆体を主要端面のうちの少なくとも一方に全体として平行に切断して少なくとも２つの多角形又は丸形のディスクの提供するステップを有する。例示の方法は、前駆体をその主要端部のうちの少なくとも一方に全体として平行に切断して少なくとも２つ、少なくとも４つ又は少なくとも５つの板状部分構造体を提供するステップを有するのが良い。

前駆体について種々の例示の構成及び組み合わせが想定される。前駆体は、ディスク又は中実筒体の形態をしていても良く、或いは、形状が全体として直方体又は菱面体であっても良く、前駆体は、少なくとも約２ｃｍ、少なくとも約３ｃｍ又は少なくとも約５ｃｍの直径又は縁長さ及び少なくとも約０．５ｃｍ又は少なくとも約１ｃｍの厚さを有するのが良い。前駆体は、少なくとも約１０ｃｍ³の体積を有するのが良い。前駆体は、形状が全体として円筒形であるのが良く、その直径は、少なくとも約５ｃｍであるのが良い。前駆体は、側面によって互いに連結された一対の実質的に平面状の互いに反対側の主要端部を有するのが良く且つ／或いは前駆体は、実質的に自立型であり、自己支持型であり且つ焼結カーバイド基体を含まないのが良い。

部分構造体について種々の例示の構成及び組み合わせが想定される。例えば、部分構造体の平均厚さは、せいぜい約４ｍｍ、せいぜい約２ｍｍ、せいぜい約１．６ｍｍ、せいぜい約１ｍｍ又はせいぜい約０．５ｍｍであるのが良い。部分構造体は、円形又は丸形のディスク又は多角形のディスク、例えば正方形、長方形又は三角形のディスクの全体的形態をしていても良く、或いは、閉じられた又は開いたリングの形態をしていても良く、或いは主要面の上方から見て全体としてＵ字形、Ｖ字形又は半円形であっても良い。部分構造体は、貫通穴を備えるのが良く、この貫通穴は、部分構造体が平面図で見て多角形リング、例えば全体として正方形又は三角形のリングに似ることができるよう比較的広い面積を有するのが良い。

幾つかの例示の構成例では、インサートベースは、主要端部の縁部に形成されたテーパを有するのが良く、テーパ角は、主要端面により構成される平面から約７°、約１１°、約１５°又は少なくとも約７°且つせいぜい約１５°である（換言すると、インサートベースの主要端部は、この端部から垂下したテーパ付き縁部を有するのが良い）。

幾つかの例示の構成例では、インサートベースの少なくとも１つの周辺側部は、近位端部に対して少なくとも２０°且つせいぜい８０°の内角をなして傾けられ、周辺縁部が近位端部と周辺側部との接合部のところに形成されている。

ウェーハは、周囲側面により互いに連結された一対の互いに反対側の主要面を有するのが良く、インサートベースは、主要面を有し、本発明の方法は、ウェーハをウェーハの主要面がインサートベースの主要面の面積の少なくとも約５０パーセント、少なくとも約７０パーセント、少なくとも約９０パーセント又は実質的に１００パーセントの面積を有するよう構成するステップを含むのが良い。

本発明の方法について種々の例示の構成及び構成の組み合わせが想定される。例えば、この方法は、近位端部と遠位端部との間に貫通穴を備えたインサートベースを用意するステップと、貫通穴をウェーハに形成するステップと、ウェーハ及びインサートベースをそれぞれの貫通穴が実質的に同軸であるように配置するステップと、結合材料によってウェーハをインサートベースに結合するステップとを有するのが良い。この方法は、前駆体の加工に先立って貫通穴を部分構造体に形成してウェーハを提供するステップを有するのが良い。ウェーハは、拡散結合、接着剤によって又は例えばろう付け合金材料を用いたろう付けによってインサートベースに結合されるのが良い。

第３の観点によれば、機械工具に取り付けるのに適した割送り型カッターインサート用の成形物であって、少なくとも２つのコーナー部を有し、各コーナー部が成形物のそれぞれの周辺縁部の接合部のところに形成され、コーナー部が結合材料から成る結合層によってインサートベースに接合された同一の連続セラミックウェーハにより連結されている成形物を提供できる。幾つかの例示の構成例では、セラミックウェーハの平均厚さは、せいぜい約４ｍｍ、せいぜい約２ｍｍ、せいぜい約１．６ｍｍ、せいぜい約１ｍｍ又はせいぜい約０．５ｍｍであるのが良い。

第４の観点によれば、成形物の組立体であって、セラミックウェーハ及びセラミックウェーハを支持するインサートベースを有し、インサートベース及びセラミックウェーハは各々、それぞれの貫通穴を有し、インサートベース及びセラミックウェーハは、それぞれの貫通穴が実質的に同軸の状態でセラミックウェーハをインサートベースに当てて配置されることができるよう構成されている組立体を提供することができる。

開示する成形物について種々の例示の構成及び組み合わせが想定される。幾つかの例示の構成例では、少なくとも１つの周辺縁部が成形物の主要面と側面の接合部のところに形成されるのが良く、主要面と側面のなす内角は、せいぜい約８０°又はせいぜい約７０°である。主要面と側面とのなす内角は、少なくとも約２０°又は少なくとも約３０°であるのが良い。主要面と側面とのなす内角は、正のすくい角のところで周辺縁部に形成された切れ刃を使用することができる鋭角であるのが良い。成形物は、ホルダ手段、例えばクランプねじを受け入れる貫通穴を有するのが良く、貫通穴は、基体及びセラミックウェーハを貫通する。インサートベース及び／又はセラミックウェーハの貫通穴は、断面が実質的に円形であるのが良い。セラミックウェーハの貫通穴の直径は、インサートベースの貫通穴の直径よりも大きいのが良い。例示の一構成例では、インサートベースは、セラミックウェーハをインサートベースに当てて位置決めする際にセラミックウェーハを位置決めする案内手段を有するのが良い。案内手段は、インサートベースの主要面からの突出部から成るのが良く、突出部は、インサートベースの貫通穴の周囲に隣接して位置するのが良い。案内手段は、インサートベースからの全体として円形又は半円形の突出部から成るのが良く、この突出部は、インサートベースの貫通穴を少なくとも部分的に包囲する。

別の観点によれば、機械工具に取り付けられる割送り型カッターインサートであって、開示した成形物から成ると共に少なくとも２つの一次切れ刃を有し、各切れ刃は、それぞれのコーナー部に隣接して位置し、両方の切れ刃は、結合材料から成る結合層によってインサートベースに接合された同一の連続セラミックウェーハによって形成されていることを特徴とする割送り型カッターインサートを提供することができる。例示の構成例では、割送り型カッターインサートは、３つ又は４つの切れ刃を有するのが良く、各切れ刃は、それぞれのコーナー部に隣接して位置し、これら切れ刃は、結合層によって焼結カーバイド基体に接合された同一の連続セラミックウェーハにより形成される。割送り型カッターインサートは、一実施形態では、金属から工作物を機械加工する旋盤のためのものであるのが良い。

別の観点によれば、割送り型カッターインサートを製作する方法であって、この方法は、２つの互いに反対側の表面相互間に貫通穴を備えた焼結カーバイドインサートベースを用意するステップと、ＰＣＢＮ材料から成る本体を用意して本体の一部分をのこ引きしてＰＣＢＮウェーハを提供するステップと、貫通穴をＰＣＢＮウェーハに形成するステップと、ＰＣＢＮウェーハ及び基体をそれぞれの貫通穴が実質的に同軸であるよう配置するステップと、ろう付け合金材料の層を基体の表面とＰＣＢＮウェーハとの間に設けるステップと、ＰＣＢＮウェーハを基体にろう付けするステップとを有することを特徴とする方法を提供できる。この方法は、ＥＤＭ装置を用いて本体の一部分をのこ引きするステップを有するのが良く、ＰＣＢＮウェーハの平均厚さは、せいぜい約１．６ｍｍ又はせいぜい１ｍｍであるのが良い。特定の実施例では、インサートベースは、主要端部の縁部に形成されたテーパを備えるのが良く、テーパ角は、主要端部により構成される平面から約７°、約１１°又は約１５°である。

さらに別の観点によれば、割送り型カッターインサート用の成形物を製作する方法であって、２つの互いに反対側の主要面相互間に貫通穴を有するインサートベースを用意するステップと、実質的に裏当てされておらず又は支持本体、例えば焼結カーバイド基体によって支持されていないセラミックウェーハ（即ち、実質的に自己支持型、自立型ウェーハ）を用意するステップと、貫通穴をウェーハに形成するステップと、セラミックウェーハ及び前記基体をそれぞれの貫通穴が実質的に同軸状であるよう配置するステップと、結合材料によってセラミックウェーハを基体に接合するステップとを有することを特徴とする方法を提供することができる。

開示した例示の方法は、材料の無駄を減少させ、セラミック材料焼結機器の利用具合を向上させることにより向上した製造効率を有する可能性がある。幾つかの例示の方法は、貫通穴を提供するコストを減少させる可能性があり、幾つかの開示した例示の成形物は、向上した耐破断性を有することができる。特定の理論によって限定されるものではないが、このようなことが得られる理由は、ウェーハを高温で基体に一体に形成してこれを冷却させるのではなく、製作された手段によってウェーハをインサートベースに接合することにってカッターインサート内の残留応力を減少させることができるということにある。幾つかの例示の構成例は、ウェーハを機械工具に取り付ける際にウェーハがクランプねじによって衝撃から保護できるという別の観点を有することができる。その結果、幾つかの例示のインサートは、取り扱い及び使用中、亀裂発生に対する向上した頑丈さを有する傾向が多分にある。

次に、添付の図面を参照して非限定的な例示の構成例について説明する。

非組み立て状態における例示の成形物の組立体の概略斜視図であり、 組み立て状態における例示の成形物の対応の斜視図である。 非組み立て状態における例示の成形物の組立体の概略斜視図であり、 組み立て状態における例示の成形物の対応の斜視図である。 前駆体及び部分構造体を切断することができる場所の指標の概略斜視図である。 前駆体及び部分構造体を切断することができる場所の指標の概略斜視図である。 例示の成形物の概略斜視図である。 例示の成形物の概略斜視図である。 例示のインサートベースの概略断面図であり、これに設けられたピン穴の例示の輪郭形状を示す図である。 工作物を切断する使用中における例示の割送り型カッターインサートの概略平面図である。

図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂを参照すると成形物を製作する例示の方法が、ＰＣＢＮ材料から成るウェーハ２０を用意するステップを有し、ウェーハ２０は、焼結カーバイド基体によっては支持されておらず、このウェーハの平均厚さｔは、せいぜい２ｍｍである。インサートベース３０が用意されており、このインサートベースは、４つの周辺側部３６（図の各々にはこれらのうちの２つしか見えない）によって互いに連結された一対の実質的に互いに反対側の主要端部３３，３４を有し、インサートベース３０の少なくとも１つの主要端部３３は、それぞれの周辺側部３６の接合部によって構成された４つの丸形コーナー部３５を有するよう構成されている。対応の貫通穴２２，３２がウェーハ２０及びインサートベース３０にそれぞれ設けられている。ウェーハ２０は、インサートベース３０の主要端部３３の４つのコーナー部３５に対応したこれらも又丸形の４つのコーナー部２５を有するよう構成されている。ウェーハ２０は、ろう付け材料の層４０によってインサートベース３０の主要端部３３に結合されており、ウェーハ２０のコーナー部２５は、主要端部３３の対応のコーナー部３５に隣接して設けられ、それにより成形物が提供される。これら実施例では、ウェーハ２０の主要面２３の面積は、インサートベース３０の主要端部３３の面積の少なくとも約９０％である。ウェーハ２０及びインサートベース３０は、それぞれの成形物１０を提供するようこれらを互いに結合する前に、それぞれの貫通穴２２，３２が実質的に同軸であるよう構成されており、それにより、組み立てられると共に製作されたインサート１０を機械工具（図示せず）に固定するためのピン（図示せず）を受け入れるピン穴１２が形成されている。

図２Ａ及び図２Ｂに示された特定の例示の構成例では、インサートベース３０は、ウェーハ２０をインサートベース３０に当てて位置決めする際にウェーハ２０を位置決めする案内手段３７を有している。案内手段３７は、インサートベース３０の貫通穴３２を包囲した状態でこれに隣接してインサートベース３０から延びる環状突出部の形態をしている。ＰＣＢＮウェーハ２０をインサートベース表面３３に近づけているときに案内手段３７をＰＣＢＮウェーハ２０の貫通穴２２中に挿入するのが良い。

図３を参照すると、例示の方法は、ＰＣＢＮ材料から成ると共に一対の互いに反対側の実質的に平面状の主要面５３，５４相互間の第１の厚さＴ１を有する円筒形前駆体５０を用意するステップと、前駆体を７つの部分構造ディスク５５に切断するステップとを有し、部分構造体ディスク５５は、一対の互いに反対側の実質的に平面状の部分構造体主要面相互間の第２の厚さＴ２を有し（破線は、前駆体５０を平面状主要面５３，５４に実質的に平行に生産することによってこれらを得ることができる場所を示している）、第２の厚さＴ２は、第１の厚さＴ１よりも小さい。特定の例示の構成例では、Ｔ１は、約１４ｍｍであるのが良く、Ｔ２は、約１．６ｍｍ〜約２ｍｍであるのが良い。前駆体５０は、例えば放電加工（ＥＤＭ）によって切断されるのが良い。次に、これらディスク５５を更に切断することによりこれらディスクを加工するのが良く、それによりウェーハ（図示せず）が提供される。例えば、ディスク５５は、４つのコーナー部を備えた長方形又は正方形（主要面の上方から見て）のウェーハの状態に切断されるのが良い。

図４を参照すると、前駆体５０は、閉じられた多角形の壁（この特定の実施例では、三角形の壁）の形態をしていて、その厚さは、この壁の上端部及び下端部である一対の互いに反対側の実質的に平面状の主要面５３，５４相互間の厚さＴ１を有している。換言すると、前駆体５０は、主要面５３，５４を互いに連結する三角形の貫通穴５２を有している。例示の方法では、前駆体５０を貫通穴５２に対して長手方向に（破線で示されている）切断して各々の厚さがＴ１よりも小さいＴ２の少なくとも４つの三角形ＰＣＢＮウェーハ２０を提供するのが良い。

前駆体及びその結果としてこれらから得られる部分構造体及びウェーハは、放電加工（ＥＤＭ）によって切断可能な等級のＰＣＢＮ材料から成るのが良い。超硬構造体を切断する他の方法としては、レーザ切断手段の使用、ダイヤモンドワイヤ切断、研磨剤支援水ジェット切断及び水ジェット支援レーザ切断が挙げられる。特定の一実施例では、この方法は、ＥＤＭ手段によってＰＣＢＮ前駆体を切断してシートを形成するステップと、シートをレーザ手段によって切断してウェーハを形成し、これらウェーハをそれに応じた形の基体に接合する。

前駆体は、国際公開第２００７／０４９１４０号パンフレットに記載されているＰＣＢＮ材料から成るのが良く、かかる前駆体は、ＰＣＢＮの製造に適した粉末状組成物を用意するステップを有し、粉末が少なくとも８０体積パーセントｃＢＮ粒子及び粉末状結合材を含み、そしてこの粉末組成物に摩擦摩鉱（アトリクションミリング）を施すステップを有する方法によって製造されるのが良い。この組成物は、２つ以上の平均粒径のｃＢＮ粒子を含むのが良い。一実施例では、ｃＢＮ粒子の平均サイズは、せいぜい約１２ミクロン又はせいぜい２ミクロンであるのが良い。結合剤としては、アルミニウム、シリコン、コバルト、モリブデン、タンタル、ニオブ、ニッケル、チタン、クロム、タングステン、イットリウム、炭素及び鉄を含む相のうちの１つ又は２つ以上を含むのが良い。結合剤は、アルミニウム、シリコン、コバルト、ニッケル、チタン、クロム、タングステン、イットリウム、モリブデン、ニオブ、タンタル、炭素及び鉄のうちの２つ以上の粉末の一様な固溶体から成るのが良い。次に、フライス加工された粉末組み合わせた粉末を、高温及び高圧で押し固めることによって、予備焼結体に形成するのが良く、予備焼結体に少なくとも約５ＧＰａの超高圧及び少なくとも約１，２００℃の温度を加えて粉末組み合わせを焼結してＰＣＢＮ物体を生じさせるのが良い。

図５を参照すると、例示の成形物１０は、ろう付け合金材料の相４０によってインサートベース３０に接合されたＰＣＢＮ材料から成るウェーハ２０を有し、ウェーハ２０の平均厚さは、せいぜい２ｍｍである。インサートベース３０は、全体として正方形菱面体であり、ウェーハ２０は、これに対応して正方形である。インサートベース３０は、４つの周辺側部３６により互いに連結された一対の互いに反対側の主要端部を有し、主要端部のうちの一方は、周辺側部３６のそれぞれの接合部によって構成された少なくとも４つのコーナー部３５を有するよう構成されている。ウェーハ２０も又、インサートベース３０の主要端部の４つのコーナー３５に対応した４つのコーナー部２５を有するよう構成されており、ウェーハ２０のコーナー部２５は、主要端部の対応のコーナー部３５に隣接して配置され、それにより成形物１０が提供されている。成形物１０は、ピン（図示せず）を受け入れるピン穴１２を有している。図６に示されている例示の成形物は、インサートベース３０の各主要端部にそれぞれ１つずつ接合された２つのウェーハ２０を有している。

図７を参照すると、割送り型カッターインサート用の例示のインサートベース３０が、側面３６により互いに連結された互いに反対側の主要端面３３，３４相互間に中央貫通穴３２を有するのが良い。貫通穴３２の開口直径は、一方の端部３３の方が他方の端部３４よりも大きく、大きい方の直径は、ｄ１であり、小さい方の直径は、ｄである。この特定の実施例では、貫通穴３２は、少なくとも大きな直径ｄ２を有する開口部の近くに位置した全体としてテーパした壁３９を有し、この貫通穴は、大きな開口部の口のところに斜切又は面取り縁部を有している。貫通穴３２の形状は、カッターインサートを機械工具に締結するためのピン（図示せず）を収容するよう形作られており、したがって、ピンのヘッド部分は、全体としてテーパした内壁３９により構成される幅の広い部分中に嵌まり込むようになる。

例示のインサートベースは、少なくとも約１，２００ＨＶのビッカース硬度を有すると共に約６．５×１０^-6／℃以下の熱膨張率を有する材料から成るのが良く、かかるインサートベースは、焼結カーバイド又はサーメット材料から成るのが良い。

図８を参照すると、例示の割出し型カッターインサート１０は、ＰＣＢＮウェーハにより形成された主要なすくい面２３、一次切れ刃２４及び二次切れ刃２７並びに一次切れ刃２４と二次切れ刃２７の接合部のところに位置する丸形コーナー部２５を有している。使用に当たり、図に概略的に示されているように、カッターインサート１０は、ベクトル７２により示された方向に（即ち、紙面から出る方向に）且つ供給方向７０に工作物６０に対して動くようになり、それにより工作物６０の部分６３をカッターインサート１０の経路中ですぐに除去することができる。

以下の実施例を参照して例示の構成例につき詳細に説明する。

コバルト焼結タングステンカーバイドから成るインサートベースを用意し、基体は、周面によって互いに連結された２つの反対側の主要端部を備えた正方形ディスクの全体的形状をしていた。基体を貫通してそれぞれの主要端部の中心相互間に延びる貫通穴を設けた。主要端部の側部（辺）の長さは、約１２ｍｍであり、インサートベースの厚さは、約５ｍｍであり、貫通穴の直径は、約６ｍｍであった。側部の長さは、完成品の側部長さよりも僅かに大きく、それにより工具ホルダへの取り付けに先立って最終寸法に合わせて研削を行うことができる。

インサートベースの主要面の寸法に対応した全体として正方形の主要面を有するＰＣＢＮウェーハを放電加工（ＥＤＭ）によってＰＣＢＮ前駆体から切断した。ＰＣＢＮ前駆体は、炭化チタンから成る結合剤によって互いに結合された平均粒径が約１．５ミクロンの約５０％体積パーセントｃＢＮ結晶粒から成っていた。当該技術分野において知られエチルようにＰＣＢＮ結晶粒と結合剤のための前駆体成分の混合物を少なくとも約５ＧＰａの圧力及び少なくとも約１，２００℃の温度で焼結することによってＰＣＢＮ前駆体を作った。

レーザ切断によりＰＣＢＮウェーハを貫通して貫通穴を形成した。貫通穴は、インサートベースの貫通穴に一致するようウェーハの中心のところに位置決めされ、ウェーハの貫通穴の直径は、６ｍｍであり、インサートベース貫通穴の直径よりも僅かに大きかった。 チタン、銅及び銀の合金から成るろう付け合金材料の層をインサートベースの主要端部のうちの１つに端部全体を覆った状態で（貫通穴から離れて）被着させ、ウェーハをろう付け合金材料の層上に配置、そしてウェーハ貫通穴とインサートベース貫通穴が実質的に同軸であり、ウェーハの側部がインサートベースの側部と整列するよう位置決めした。この組立体を管状炉によって約４５０℃の温度まで毎分２℃刻みに加熱してろう付け材料を溶解させ、その後、これを毎分４℃刻みに約９５０℃の温度まで加熱した。次に、インサートを管状炉内で冷却状態のままにし、それによりＰＣＢＮウェーハをインサートベースにしっかりと接合してカッターインサートのための成形物を形成した。

成形物を最終寸法及び最終仕様に合わせて加工して完成したＰＣＢＮカッターインサートを作った。

本明細書で用いられる幾つかの用語及び概念について以下に簡単に説明する。

本明細書に用いられる「割送り型カッターインサート」は、２つ以上の切れ刃を有し、工作物を切断するためにそれぞれの切れ刃の各々を用いるのに適した２つ以上の別個の向きをなして工具本体に取り付け可能であるよう構成されたカッターインサートである。切れ刃がいったん過度に摩耗すると、これを工具本体の別の向きで（即ち、「割送りして」）取り付けるのが良く、その結果、別の切れ刃が次の切断に使えるようになる。

セラミック材料は、性質上非金属の無機固体である。ただし、セラミック材料は、特に化合物形態の金属要素を含む場合がある。セラミック材料の網羅的な例は、多結晶立方晶窒化硼素（ＰＣＢＮ）、アルミナ、炭化シリコン、窒化シリコン、炭化チタン、炭化タンタルである。本明細書で用いられる「ＰＣＢＮ（多結晶立方晶窒化硼素）」材料は、金属又はセラミックから成るマトリックス内に分布して設けられた立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）の結晶粒から成る超硬材料の一種である。新セラミック材料は、焼結タングステンカーバイドの硬度よりも高い硬度を有するセラミック材料である。ＰＣＢＮ及び多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）材料は、ビッカース硬度が少なくとも約２８ＧＰａのセラミック材料である超硬材料の例である。多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）材料は、ダイヤモンド結晶粒の塊から成り、その大部分は、互いに直接的に内部結合され、かかる材料中におけるダイヤモンドの含有量は、この材料の少なくも約８０体積パーセントである。ＰＣＢＮ材料の一実施形態では、ダイヤモンド結晶粒相互間の隙間は、ダイヤモンドのための触媒を含む結合材料で少なくとも部分的に満たされるのが良い。本明細書で用いられる「隙間」又は「隙間領域」は、ＰＣＢＮ材料のダイヤモンド結晶粒相互間の領域である。ＰＣＤ材料の実施形態では、隙間又は隙間領域は、ダイヤモンド以外の材料で全体的に又は部分的に満たされるのが良く、或いは、実質的に空であっても良い。ＰＣＤ材料の実施形態は、少なくとも、触媒材料を隙間から取り出し元である領域を有するのが良く、後には、ダイヤモンド結晶粒相互間に隙間ボイドが残り、これは、ＰＣＤ材料の熱的安定性を増大させる可能性がある。熱的安定性のＰＣＤは、約４００度を超える温度にさらされた後でも硬度又は耐研磨性の後であっても、実質的な構造上の劣化又は硬度若しくは耐研磨性の劣化を示さない少なくとも一部又は体積部を有する。

機械工具は、動力式機械装置であり、これは、機械加工により例えば金属、複合材料、木材又はポリマーのような材料から成るコンポーネントを製造するために使用でき、かかる機械加工は、工作物と呼ばれる物体からの材料の選択的除去である。カッターインサートのすくい面は、工具を用いて物体から材料を除去している際に切り屑の流れる１つ又は複数の表面であり、すくい面は、新たに形成される切り屑の流れに向いている。切り屑は、使用の際に機械工具によって物体の加工面から除去される物体の屑片である。カッターインサートのフランクは、機械工具によって物体上に生じた機械加工面上を通る機械工具の１つ又は複数の表面である。フランクは、物体からクリアランス又は第２逃げ面を提供することができ、フランクは、２つ以上のフランク面を有するのが良い。切れ刃は、物体の切削を行うのに適したすくい面のエッジであり、かかる切れ刃は、すくい面と第２逃げ面の交線によって構成されたエッジであるのが良い。カッター又はカッター用の成形物の周縁部は、カッター又はカッター用成形物の表面の外縁であり、これは、切れ刃であっても良く又は切れ刃の状態に形成できる。切削工具のノーズ又はコーナー部は、工具の切れ刃の先端部であり、これは、少なくとも二次切れ刃及び一次切れ刃の幾つかの部分を含む工具の領域である。コーナー部は、真っ直ぐであり、丸形であり又は一次切れ刃と二次切れ刃の実際の交差部であって良い。

Claims (17)

1. 割送り型カッターインサート用の成形物を製作する方法であって、前記方法は、
   周辺側部によって互いに連結された主要近位端部と主要遠位端部を有するインサートベースを用意するステップを有し、前記インサートベースの前記主要近位端部は、前記周辺側部の接合部によって構成された少なくとも２つのコーナー部を有するよう構成されており、
   放電加工によって切断可能であるＰＣＢＮグレードの材料製であり、一対の互いに反対側の主要端面相互間の第１の厚さを有する前駆体を用意するステップと、
   各々が前記前駆体の体積の５０％から１０％の体積を有するように、前記前駆体を２個〜１０個の部分構造体に切断するステップと、を有し、前記部分構造体は、
   前記部分構造体の一対の互いに反対側の主要面相互間の、前記第１の厚さよりも薄い第２の厚さを有するＰＣＢＮグレードの材料製であり、前記部分構造体の主要面は前記前駆体の主要面に対応するように切断され、前記部分構造体の主要面は、前記前駆体の少なくとも１つの主要面に対して平行又は最大４５゜傾斜しており、
   さらに、少なくとも１つの前記部分構造体を切断して、ＰＣＢＮグレードの材料製のウェーハを用意するステップを有し、前記ウェーハは、焼結カーバイド基体によって支持されておらず、最大２ｍｍの平均厚さを有し、前記ウェーハは、前記インサートベースの前記主要近位端部の前記２つのコーナー部に対応した少なくとも２つのコーナー部を有するよう構成されており、
   さらに、前記ウェーハの前記コーナー部が前記主要近位端部の対応するコーナー部に隣接して配置されるように、前記ウェーハを結合材料によって前記インサートベースの前記主要近位端部に結合して、前記成形物を提供するステップを有する、方法。
2. 前記インサートベースの前記主要近位端部は、前記ウェーハを受け入れるポケットを有する、請求項１記載の方法。
3. 前記インサートベースの前記主要近位端部は、前記周辺側部の接合部によって構成された少なくとも３つのコーナー部を有し、前記ウェーハは、前記インサートベースの前記主要近位端部の前記コーナー部に対応した少なくとも３つのコーナー部を有するよう構成されている、請求項１又は２記載の方法。
4. 前記ウェーハの主要面は、前記インサートベースの前記主要近位端部の面積の少なくとも５０％である面積を有する、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の方法。
5. 前記インサートベースへの前記ウェーハの結合に先立って貫通穴を前記ウェーハに形成するステップを有する、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の方法。
6. 前記主要近位端部と前記主要遠位端部との間に貫通穴を備えたインサートベースを用意するステップと、
   前記ウェーハ及び前記インサートベースをそれぞれの前記貫通穴が同軸であるように配置するステップと、
   結合材料によって前記ウェーハを前記インサートベースに結合するステップとを有する、請求項５記載の方法。
7. 前記ウェーハの平均厚さは、最大で１．６ｍｍである、請求項１〜６のうちいずれか一に記載の方法。
8. 前記前駆体の前記互いに反対側の主要な端面は、平面状である、請求項１〜７のうちいずれか一に記載の方法。
9. 前記部分構造体の前記反対側の主要面は、平面状である、請求項１〜８のうちいずれか一に記載の方法。
10. 前記前駆体は、全体として円筒形であり、少なくとも２ｃｍの直径を有する、請求項１〜９のうちいずれか一に記載の方法。
11. 前記前駆体の平均厚さは、少なくとも０．５ｃｍである、請求項１〜１０のうちいずれか一に記載の方法。
12. 前記前駆体の体積は、少なくとも１０立方センチメートルである、請求項１〜１１のうちいずれか一に記載の方法。
13. 前記前駆体を前記主要端面のうちの少なくとも一方に平行に切断して少なくとも２つのディスクを提供するステップを有する、請求項１〜１２のうちいずれか一に記載の方法。
14. 前記部分構造体の平均厚さは、最大で２ｍｍである、請求項１〜１３のうちいずれか一に記載の方法。
15. ２つの互いに反対側の表面相互間に貫通穴を備えた焼結カーバイドインサートベースを用意するステップと、
    ＰＣＢＮ材料から成る本体を用意して前記本体の一部分をのこ引きしてＰＣＢＮウェーハを提供するステップと、
    貫通穴を前記ＰＣＢＮウェーハに形成するステップと、
    前記ＰＣＢＮウェーハ及び基体をそれぞれの前記貫通穴が同軸であるよう配置するステップと、
    ろう付け合金材料の層を前記基体の表面と前記ＰＣＢＮウェーハとの間に設けるステップと、
    前記ＰＣＢＮウェーハを前記基体にろう付けするステップとを有する、請求項１〜１４のうちいずれか一に記載の方法。
16. ＥＤＭ装置を用いて前記本体の前記一部分を切断するステップを有する、請求項１５記載の方法。
17. 前記ＰＣＢＮウェーハの平均厚さは、１ｍｍ未満である、請求項１５又は１６記載の方法。

Images