JP6335654B2 - Fine tool - Google Patents

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豊 三井
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究 三橋
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

本発明は、先端に外径が２．０ｍｍ以下の円柱部を有する微細工具に関する。   The present invention relates to a fine tool having a cylindrical portion with an outer diameter of 2.0 mm or less at the tip.

エンドミルは、外周面と先端面に切れ刃を有するシャンクタイプフライスの総称であり、外周面の切れ刃と先端面の切れ刃とでワークを切削できるために、金属加工業界で広く採用されている。   End mill is a general term for shank type milling cutters that have cutting edges on the outer peripheral surface and tip surface, and is widely used in the metalworking industry because it can cut workpieces with the cutting edge on the outer peripheral surface and the cutting edge on the tip surface. .

高速で回転するエンドミルに、クーラント（冷却液）を噴射することで、エンドミル及びワークの温度上昇を抑えることが行われている。だたし、噴射量の割りにエンドミルの冷却効果は小さいことが懸念される。
対策として、少ない量のクーラントで効率よくエンドミルを冷却する技術が提案されている（例えば、特許文献１（図６）参照。）。 Injecting coolant (coolant) into an end mill that rotates at high speed suppresses temperature rise of the end mill and the workpiece. However, there is a concern that the cooling effect of the end mill is small for the injection amount.
As a countermeasure, a technique for efficiently cooling the end mill with a small amount of coolant has been proposed (see, for example, Patent Document 1 (FIG. 6)).

特許文献１の図６に、ソリッドボールエンドミルが示されており、このボールエンドミルは、本体（１）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）にクーラント穴（６）を備え、このクーラント穴（６）を介してクーラントを先端に供給し、先端から噴射する。刃部（２）に直接クーラントが供給されるため、少ない量のクーラントでエンドミルを冷却することができる。   FIG. 6 of Patent Document 1 shows a solid ball end mill. This ball end mill has a coolant hole (in the parenthesis, the reference numerals described in Patent Document 1. The same applies hereinafter). 6), the coolant is supplied to the tip through the coolant hole (6) and sprayed from the tip. Since the coolant is directly supplied to the blade portion (2), the end mill can be cooled with a small amount of coolant.

特許文献１の段落番号［００１０］の説明によれば、本体（１）の直径（外径）は６ｍｍであり、クーラント穴（６）の穴径は１ｍｍである。本体（１）は超硬合金製である。クーラント穴（６）は、レーザ加工、放電加工、ケミカル加工により穴開けが行われると推定される。   According to the description of paragraph [0010] in Patent Document 1, the diameter (outer diameter) of the main body (1) is 6 mm, and the hole diameter of the coolant hole (6) is 1 mm. The main body (1) is made of cemented carbide. The coolant hole (6) is presumed to be drilled by laser machining, electric discharge machining, or chemical machining.

ただし、被切削物であるワークが硬い場合には、本体（１）の寿命が短くなる。この場合は、超硬合金より硬いＣＢＮチップを刃部に適用する構造が有効となる（例えば、特許文献２（図４）参照。）。   However, the life of the main body (1) is shortened when the work as the workpiece is hard. In this case, a structure in which a CBN tip harder than a cemented carbide is applied to the blade portion is effective (for example, see Patent Document 2 (FIG. 4)).

特許文献２の図４に、ＣＢＮチップ（５）、（６）（括弧付き数字は、特許文献２に記載された符号を示す。以下同様）を備えるボールエンドミルが示されている。ＣＢＮチップ（５）、（６）と干渉しない部位に、クーラント孔（７）、（８）が設けられている。   FIG. 4 of Patent Document 2 shows a ball end mill provided with CBN chips (5) and (6) (the numbers in parentheses indicate the reference numerals described in Patent Document 2. The same applies hereinafter). Coolant holes (7) and (8) are provided at portions that do not interfere with the CBN chips (5) and (6).

特許文献２には、ボールエンドミルの先端の外径が記載されていない。特許文献２記載のボールエンドミルの先端の外径は、特許文献１と同様に６ｍｍ程度と推定される。   Patent Document 2 does not describe the outer diameter of the tip of the ball end mill. The outer diameter of the tip of the ball end mill described in Patent Document 2 is estimated to be about 6 mm as in Patent Document 1.

特許文献１、２の技術では、先端がＣＢＮ又はＰＣＤで構成され、先端の外径が２．０ｍｍを超えないような微細工具にクーラント穴（孔）を開けることができない。
よって、従来は、クーラント穴（孔）を有しないソリッド型の微細工具に、クーラントを噴射することで、切削を実施してきた。 In the techniques of Patent Documents 1 and 2, the tip of the tip is made of CBN or PCD, and a coolant hole (hole) cannot be formed in a fine tool whose outer diameter does not exceed 2.0 mm.
Therefore, conventionally, cutting has been carried out by injecting coolant onto a solid fine tool having no coolant holes (holes).

しかし、微細工具であってもクーラント穴を設けるべきであるという要求が出る中、クーラント穴を有する微細工具の提供が求められる。   However, there is a demand for providing a coolant hole even if it is a micro tool, and it is required to provide a micro tool having a coolant hole.

特開平１１−９０７２１号公報JP-A-11-90721 特開２００３−５３６１８公報JP 2003-53618 A

本発明は、先端がＣＢＮ又はＰＣＤで構成され、先端の外径が２．０ｍｍを超えないような微細工具にクーラント穴（孔）を開けることができる技術を提供することを課題とする。   This invention makes it a subject to provide the technique which can make a coolant hole (hole) in the fine tool by which the front-end | tip is comprised by CBN or PCD and the outer diameter of a front-end | tip does not exceed 2.0 mm.

請求項１に係る発明は、シャンクと、このシャンクに固定され先端に刃が形成されている円柱部とからなる微細工具であって、
前記円柱部の外径は、２．０ｍｍ以下であり、
前記円柱部は、前記シャンクに接合される金属層と、この金属層に積層された非金属層とからなり、
この非金属層は、立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層で構成され、
この様な円柱部には、中心に軸方向に延びるクーラント通路が設けられており、
このクーラント通路は、前記円柱部の外周から中心へ進入するΩ字進入線を含むことで、Ω字断面とされていることを特徴とする。
The invention according to claim 1 is a fine tool comprising a shank and a cylindrical portion fixed to the shank and having a blade formed at the tip thereof.
The outer diameter of the cylindrical portion is 2.0 mm or less,
The cylindrical portion is composed of a metal layer joined to the shank and a non-metal layer laminated on the metal layer,
This non-metallic layer is composed of a cubic boron nitride layer or a polycrystalline sintered diamond layer,
In such a cylindrical portion, a coolant passage extending in the axial direction is provided at the center,
This coolant passage is characterized by having an Ω-shaped cross section by including an Ω-shaped approach line that enters from the outer periphery of the cylindrical portion to the center .

請求項２に係る発明では、円柱部の外径は、０．５〜１．０ｍｍであることを特徴とする。
In the invention which concerns on Claim 2, the outer diameter of a cylinder part is 0.5-1.0 mm, It is characterized by the above-mentioned.

請求項１に係る発明では、微細工具は、円柱部内に軸方向に延びるΩ字断面のクーラント通路を備えている。スクエアタイプのエンドミルのように回転中心にクーラント通路を開口できる場合に好適である。
請求項２に係る発明によれば、従来法ではクーラント通路を設けることが困難であった１．０ｍｍ以下の径の超微細工具に、本発明によりクーラント通路が形成可能となる。
In the invention according to claim 1 , the fine tool includes a coolant passage having an Ω-shaped cross section extending in the axial direction in the cylindrical portion. It is suitable when the coolant passage can be opened at the center of rotation like a square type end mill.
According to the second aspect of the present invention, the coolant passage can be formed by the present invention in an ultrafine tool having a diameter of 1.0 mm or less, which is difficult to provide the coolant passage by the conventional method.

準備工程を説明する図である。Is a diagram illustrating the Preparation process. 切り出し工程を説明する図である。It is a diagram illustrating a Switching Operation out process. 切り出し工程を説明する図である。It is a diagram illustrating a Switching Operation out process. 一体化工程を説明する図である。It is a diagram for explaining an embodied process. 刃付け工程を説明する図兼微細工具の断面図である。It is sectional drawing of the figure and fine tool explaining a blade attachment process. 別の微細工具の断面図である。It is sectional drawing of another fine tool. 本発明での切り出し工程を説明する図である。It is a figure explaining the cutting-out process in this invention . 本発明での切り出し工程を説明する図及び円柱部の斜視図である。 It is a figure explaining the cutting-out process in this invention , and a perspective view of a cylindrical part . 本発明での一体化工程を説明する図である。It is a figure explaining the integration process in this invention . 本発明での刃付け工程を説明する図兼微細工具の断面図である。It is sectional drawing of the figure and fine tool explaining the blade attachment process in this invention .

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、本発明の微細工具は、図７〜図１０で説明するが、関連する技術を参考までに図１〜図６で説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The fine tool of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 10, and related techniques will be described with reference to FIGS. 1 to 6 for reference.

図１に示すように、金属板１１の一方の面に、立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層１２を形成してなる板状素材１３を準備する（準備工程）。
詳しくは、超硬円板等からなる金属板１１の上面に、立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層１２を積層してなる板状素材１３を、適当な鋼板１４に半田１５で固定する。 As shown in FIG. 1, a plate-like material 13 formed by forming a cubic boron nitride layer or a polycrystalline sintered diamond layer 12 on one surface of a metal plate 11 is prepared (preparation step).
Specifically, a plate-like material 13 formed by laminating a cubic boron nitride layer or a polycrystalline sintered diamond layer 12 on the upper surface of a metal plate 11 made of a hard disc or the like is fixed to an appropriate steel plate 14 with solder 15. To do.

そして、鋼板１４をワイヤカット放電加工機のテーブルに載せてクランパ１６でクランプする。鋼板１４は必須ではないが、板状素材１３を直接クランプするよりは、鋼板１４を介して抑える方がクランプが容易となる。なお、立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層１２の厚さは０．５〜２．０ｍｍ、金属板１１の厚さは５．０〜１３．０ｍｍである。   Then, the steel plate 14 is placed on the table of the wire cut electric discharge machine and clamped by the clamper 16. Although the steel plate 14 is not indispensable, it is easier to clamp the plate-like material 13 through the steel plate 14 than to directly clamp the plate-like material 13. The cubic boron nitride layer or the polycrystalline sintered diamond layer 12 has a thickness of 0.5 to 2.0 mm, and the metal plate 11 has a thickness of 5.0 to 13.0 mm.

次に、ワイヤカット放電加工機で外径が２．０ｍｍを超えない円柱部を切り出す切り出し工程を、図２、図３に基づいて説明する。なお、板状素材１３の縁１９は曲線であるが、図２、図３では便宜的に直線とした。   Next, the cutting process which cuts out the cylindrical part whose outer diameter does not exceed 2.0 mm with a wire cut electric discharge machine is demonstrated based on FIG. 2, FIG. Although the edge 19 of the plate-like material 13 is a curved line, it is a straight line for convenience in FIGS.

図２（ａ）に示すように、縁１９に平行になるように、板状素材１３にワイヤカット放電加工機のワイヤ１８で第１溝２１を入れ、更に縁１９に直角に第２溝２２を切り込む。以降の切り込み予定線を想像線で示す。この想像線のうち、円柱部の外周線の一部２３を、ワイヤ１８で切り込む。
図２（ｂ）に示すように、円柱部の外周線の一部２３の先端から円柱部の外周線の内部に進入するＵ字進入線２４をワイヤ１８で切り込む。
図２（ｃ）に示すように、円柱部の外周線の残部２５を、ワイヤ１８で切り込む。
これで、図２（ｄ）の形態が得られる。 As shown in FIG. 2 (a), the first groove 21 is put in the plate material 13 with the wire 18 of the wire cut electric discharge machine so as to be parallel to the edge 19, and the second groove 22 is perpendicular to the edge 19. Cut in. The subsequent cut lines are indicated by imaginary lines. Of this imaginary line, a part 23 of the outer peripheral line of the cylindrical portion is cut with a wire 18.
As shown in FIG. 2B, a U-shaped entry line 24 that enters the inside of the outer peripheral line of the cylindrical portion from the tip of a part 23 of the outer peripheral line of the cylindrical portion is cut with a wire 18.
As shown in FIG. 2C, the remaining portion 25 of the outer peripheral line of the cylindrical portion is cut with a wire 18.
Thus, the form of FIG. 2D is obtained.

図３（ａ）に示すように、縁１９に平行に第１溝（図２（ａ）、符号２１）に相当する溝２６を入れ、図２（ｂ）〜（ｄ）を繰り返す。得られた溝２１〜２６で分離することで、図３（ｂ）に示すように、幹部２８と円柱部２９、２９の形態が得られる。
図３（ｃ）に示すように、円柱部２９、２９を幹部２８から分離する。
図３（ｄ）に示すように、円柱部２９の外周に軸方向に延びるＵ溝状のクーラント通路３１が形成されている。 As shown in FIG. 3A, a groove 26 corresponding to the first groove (FIG. 2A, reference numeral 21) is inserted in parallel with the edge 19, and FIGS. 2B to 2D are repeated. By separating with the obtained grooves 21 to 26, the form of the trunk portion 28 and the columnar portions 29 and 29 is obtained as shown in FIG.
As shown in FIG. 3C, the cylindrical portions 29 and 29 are separated from the trunk portion 28.
As shown in FIG. 3D, a U-shaped coolant passage 31 extending in the axial direction is formed on the outer periphery of the cylindrical portion 29.

図４に示すように、円柱部２９の外径より大きな径のシャンク３２を準備する。このシャンク３２には、中心からオフセットした位置に予めクーラント供給路３３が設けられている。このクーラント供給路３３とＵ溝状のクーラント通路３１を合致させつつ、円柱部２９の金属層３４をシャンク３２の一端にロー付けで固定する（一体化工程）。   As shown in FIG. 4, a shank 32 having a diameter larger than the outer diameter of the cylindrical portion 29 is prepared. The shank 32 is provided with a coolant supply path 33 in advance at a position offset from the center. The metal layer 34 of the cylindrical portion 29 is fixed to one end of the shank 32 by brazing while matching the coolant supply path 33 and the U-shaped coolant path 31 (integration step).

次に、図５に示すように、円柱部２９の非金属層（立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層）３５に、レ断面の刃３６を形成する（刃付け工程）。刃３６の先がＵ溝状のクーラント通路３１に干渉しない。結果、円柱部２９の外周に軸方向に延びるＵ溝状のクーラント通路３１を備えた微細工具３７が得られる。円柱部２９の外径は、２．０ｍｍ以下であり、このような微細工具３７にクーラント通路３１を設けることができた。
または、図６に示すように、円柱部２９の先端に、Ｖ断面の刃３８を形成するようにしてもよい。 Next, as shown in FIG. 5, a blade 36 having a cross section is formed on the non-metal layer (cubic boron nitride layer or polycrystalline sintered diamond layer) 35 of the cylindrical portion 29 (blading step). The tip of the blade 36 does not interfere with the U-shaped coolant passage 31. As a result, a fine tool 37 having a U-shaped coolant passage 31 extending in the axial direction on the outer periphery of the cylindrical portion 29 is obtained. The outer diameter of the cylindrical portion 29 is 2.0 mm or less, and the coolant passage 31 can be provided in such a fine tool 37.
Alternatively, as shown in FIG. 6, a V-shaped blade 38 may be formed at the tip of the cylindrical portion 29.

次に、本発明の実施例を説明する。
図７（ａ）に示すように、縁１９に平行になるように、板状素材１３にワイヤ１８で第１溝２１を入れ、更に縁１９に直角に第２溝２２を切り込む。以降の切り込み予定線を想像線で示す。この想像線のうち、円柱部の外周線の一部２３を、ワイヤ１８で切り込む。
図７（ｂ）に示すように、円柱部の外周線の一部２３の先端から円柱部の外周線の内部に進入するΩ字進入線４１をワイヤ１８で切り込む。
図７（ｃ）に示すように、円柱部の外周線の残部２５を、ワイヤ１８で切り込む。
これで、図７（ｄ）の形態が得られる。
Next, examples of the present invention will be described.
As shown in FIG. 7A, the first groove 21 is inserted into the plate-like material 13 with the wire 18 and the second groove 22 is cut at a right angle to the edge 19 so as to be parallel to the edge 19. The subsequent cut lines are indicated by imaginary lines. Of this imaginary line, a part 23 of the outer peripheral line of the cylindrical portion is cut with a wire 18.
As shown in FIG. 7 (b), the Ω-shaped entry line 41 entering the inside of the outer peripheral line of the cylindrical portion from the tip of a part 23 of the outer peripheral line of the cylindrical portion is cut with the wire 18.
As shown in FIG. 7C, the remaining portion 25 of the outer peripheral line of the cylindrical portion is cut with a wire 18.
Thus, the form of FIG. 7D is obtained.

図８（ａ）に示すように、縁１９に平行に溝２６を入れ、図７（ｂ）〜（ｄ）を繰り返す。得られた溝２１〜２６、４１で分離することで、図８（ｂ）に示すように、幹部２８と円柱部２９、２９の形態が得られる。
図８（ｃ）に示すように、円柱部２９、２９を幹部２８から分離する。
図８（ｄ）に示すように、円柱部２９の中心に軸方向に延びるΩ字断面のクーラント通路４２が形成されている。 As shown in FIG. 8A, a groove 26 is inserted in parallel with the edge 19, and FIGS. 7B to 7D are repeated. By separating with the obtained grooves 21 to 26 and 41, the form of the trunk portion 28 and the cylindrical portions 29 and 29 is obtained as shown in FIG.
As shown in FIG. 8C, the cylindrical portions 29 and 29 are separated from the trunk portion 28.
As shown in FIG. 8D, an Ω-shaped coolant passage 42 extending in the axial direction is formed at the center of the cylindrical portion 29.

図９に示すように、円柱部２９の外径より大きな径のシャンク３２を準備する。このシャンク３２には中心に予めクーラント供給路３３が設けられている。このクーラント供給路３３とΩ字断面のクーラント通路４２を合致させつつ、円柱部２９の金属層３４をシャンク３２の一端にロー付けで固定する（一体化工程）。   As shown in FIG. 9, a shank 32 having a diameter larger than the outer diameter of the cylindrical portion 29 is prepared. A coolant supply path 33 is provided in the center of the shank 32 in advance. The metal layer 34 of the cylindrical portion 29 is fixed to one end of the shank 32 by brazing while matching the coolant supply path 33 and the coolant path 42 having an Ω-shaped cross section (integration process).

次に、図１０に示すように、円柱部２９の先端の両隅に、刃４３、４３を形成する（刃付け工程）。刃４３、４３がΩ字断面のクーラント通路４２に干渉しない。結果、円柱部２９の中心に軸方向に延びるΩ字断面のクーラント通路４２を備えた微細工具３７が得られる。円柱部２９の外径は、２．０ｍｍ以下であり、このような微細工具３７にクーラント通路４２を設けることができた。
Next, as shown in FIG. 10, blades 43 and 43 are formed at both corners of the tip of the cylindrical portion 29 (blade attaching step). The blades 43 do not interfere with the coolant passage 42 having an Ω-shaped cross section. Result, the fine tool 3 7 having a coolant passage 42 of the Ω-shaped cross section extending in the axial direction in the center of the cylindrical portion 29 is obtained. The outer diameter of the cylindrical portion 29 is at 2.0mm or less, it was possible to provide a coolant passage 42 in such a fine tool 3 7.

なお、本発明の微細工具は、エンドミルの他、ドリルであってもよい。   The fine tool of the present invention may be a drill in addition to an end mill.

また、２．０ｍｍ以下である円柱部２９の外径は、１．０ｍｍ以下、好ましくは０．５〜１．０ｍｍの範囲であってもよい。すなわち、本発明は、外径が０．５〜１．０ｍｍの超微細工具に適用することができる。結果、従来法ではクーラント通路を設けることが困難であった１．０ｍｍ以下の径の超微細工具に、本発明によりクーラント通路が形成可能となる。   Moreover, the outer diameter of the cylindrical part 29 which is 2.0 mm or less may be 1.0 mm or less, Preferably it may be the range of 0.5-1.0 mm. That is, the present invention can be applied to an ultrafine tool having an outer diameter of 0.5 to 1.0 mm. As a result, the coolant passage can be formed by the present invention in an ultrafine tool having a diameter of 1.0 mm or less, which has been difficult to provide the coolant passage by the conventional method.

本発明は、外径が２．０ｍｍ以下の微細工具に好適である。   The present invention is suitable for a fine tool having an outer diameter of 2.0 mm or less.

１１…金属板、１２…立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層、１３…板状素材、１８…ワイヤカット放電加工機のワイヤ、２３…円柱部の外周線の一部、２４…進入線（Ｕ字進入線）、２５…円柱部の外周線の残部、２９…円柱部、３１…Ｕ溝状のクーラント通路、３２…シャンク、３４…金属層、３５…非金属層、３７…微細工具、４１…進入線（Ω字進入線）、４２…Ω字断面のクーラント通路、４３…刃。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Metal plate, 12 ... Cubic boron nitride layer or a polycrystalline sintered diamond layer, 13 ... Plate-shaped raw material, 18 ... Wire of a wire-cut electric discharge machine, 23 ... Part of the outer periphery of a cylindrical part, 24 ... Entry Wire (U-shaped approach line), 25 ... remaining portion of outer circumferential line of cylindrical portion, 29 ... cylindrical portion, 31 ... U-groove coolant passage, 32 ... shank, 34 ... metal layer, 35 ... non-metal layer, 37 ... fine Tool, 41 ... approach line (Ω-shaped approach line), 42 ... coolant passage with Ω-shaped cross section , 43 ... blade .

Claims (2)

シャンク（３２）と、このシャンク（３２）に固定され先端に刃（４３）が形成されている円柱部（２９）とからなる微細工具（３７）であって、
前記円柱部（２９）の外径は、２．０ｍｍ以下であり、
前記円柱部（２９）は、前記シャンク（３２）に接合される金属層（３４）と、この金属層（３４）に積層された非金属層（３５）とからなり、
この非金属層（３５）は、立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層で構成され、
この様な円柱部（２９）には、中心に軸方向に延びるクーラント通路（４２）が設けられており、
このクーラント通路（４２）は、前記円柱部（２９）の外周から中心へ進入するΩ字進入線（４１）を含むことで、Ω字断面とされていることを特徴とする微細工具。 A fine tool (37) comprising a shank (32) and a cylindrical portion (29) fixed to the shank (32) and having a blade (43) formed at the tip thereof,
The outer diameter of the cylindrical portion (29) is 2.0 mm or less,
The cylindrical portion (29) includes a metal layer (34) joined to the shank (32) and a non-metal layer (35) laminated on the metal layer (34).
This non-metallic layer (35) is composed of a cubic boron nitride layer or a polycrystalline sintered diamond layer,
Such a cylindrical portion (29) is provided with a coolant passage (42) extending in the axial direction at the center,
The coolant passage (42) has a Ω-shaped cross section by including an Ω-shaped approach line (41) that enters from the outer periphery of the cylindrical portion (29) to the center thereof . 前記円柱部（２９）の外径は、０．５〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の微細工具。The fine tool according to claim 1, wherein an outer diameter of the cylindrical portion (29) is 0.5 to 1.0 mm.
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