JPH0373209A - 硬質多刃ろう付工具及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鉄系金属、非鉄金属等の各種金属の加工に用
いることのできる硬質多刃ろう付工具及びその製造方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、金属加工の分野においては難削材の加工や精度の
高い加工の要求が増大してきている。このような加工に
使用する工具として、Ｎ合金、Ｃ。

合金及びＦＲＰ等の非金属にはダイヤモンド工具が、鉄
系金属には立方晶型窒化硼素工具が適しているので、現
在それぞれ多用されている。また、工具分類からは、ド
リル、エンドミル、リーマ、カッター等の回転工具の需
要が増大している。

特に最近では、精密機械部品等の精密加工が多くなって
おり、この場合、工具には、直径５１１ｊ１以下の小径
で、なお且つ高い加工精度を維持するために、２枚刃以
上の多刃であることが要求されている。

本発明者らは、これらの用途に適した工具として切削用
多結晶ダイヤモンド工具が有効であることを見出し、既
に特願平１−９３２２３号として出願した。このものは
、厚さ０．２　ｍｍ以下０．０５以上の多結晶ダイヤモ
ンドが超硬合金又は鋼に接合されたことを特徴とするも
のであり、好ましくは多結晶ダイヤモンドとしては超高
圧、高温下で製造された焼結ダイヤモンド或いは気相合
成法で製造さた多結晶ダイヤモンドを用いて、超硬合金
又は鋼と接合するダイヤモンド面にＴｉ又はＴｉ化合物
と鉄族金属の薄膜を付着させ、この付着面と超硬合金又
は鋼とをロー付は等により接合するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、多刃工具では、上記の多結晶ダイヤモンド等
の工具素材を工具母材上に隣接してろう付しなければな
らない。その・際、従来は隣接するろう打部から他の刃
のろう何時に発生する熱の影響を受け、ゆるみが起こり
、工具素材の位置ずれを起こすという問題があった。

特に小径を要する工具の製作においてこの現象が顕著で
あり、製造歩留りを低下させる大きな原因であった。

本発明はこのような現状に鑑みなされたものであって、
特に従来品の欠点を解消し、複数の工具素材を順次ろう
付する際にゆるみや位置ずれを起こすことなく、歩留り
良く高品質な工具を得るための硬質多刃ろう付工具の新
規な構造及びその製造方法を提供することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らはよ記課題を解決すべく鋭意研究の結果、従
来法では多刃つまり２ヶ以上の工具素材について同一（
融点）のろう材を使用していたため、隣接するろう付は
部のろう付けの時に熱的影響を受けていると考えつき、
融点が各々異なるろう材を刃数に対応して選択し、高い
融点のろう材から順に用いてろう付けする本発明の工具
及び方法に到達できた。

すなわち、本発明はダイヤモンド又は立方晶型窒化硼素
を主成分とする多結晶体の２ヶ以上を工具素材とし、該
工具素材を超硬合金製の母材にろう材を用いてろう付し
た多刃工具であって、各ろう材の融点が５００〜１２０
０℃の範囲内にあり、且つ該各ろう材の融点が３０〜７
００℃の範囲内の差で互いに異なることを特徴とする硬
質多刃ろう付工具に関する。

また、本発明は上記本発明の硬質多刃ろう付工具を実現
する方法として、ダイヤモンド又は立方晶型窒化硼素を
主成分とする多結晶体の２ヶ以上を工具素材とし、該工
具素材を超硬合金製の母材にろう付するに際し、ろう材
として各ろう材の融点が５００〜１２００°Ｃの範囲内
であり、且つ該各ろう材の融点が３０〜７００℃の範囲
内の差で互いに異なったろう材を使用し、融点の高いろ
う材より順に用いてろう付けすることを特徴とする硬質
多刃ろう付工具の製造方法を提供するものである。

〔作用〕

本発明における工具母材としては超硬合金を用い、例え
ばＪＩＳ規格ＫＯＩ、ＫＩＯ１Ｋ２０、Ｋ２Ｏ、ＰＩＯ
ｌＭ、１０等を挙げることができるが、これらに限定さ
れるものではない。

この工具母材に刃の数だけ工具素材をろう付する為に、
ダイヤモンド砥石を使用し、座ぐり加工を行なう。

本発明に係る工具素材としては、ダイヤモンド又は立方
晶型窒化硼素を主成分とした多結晶体を用いる。前者の
ダイヤモンド多結晶体としては気相合成法による多結晶
体または超高温・高圧下で焼結した焼結ダイヤモンドを
挙げることができる。

このようなダイヤモンドを主成分とする多結晶体をより
具体的に示すと、例えば特願平１−５１４８５号として
出願した、厚さが５０７ａ以上、平均結晶粒径が５０−
以下であって、純度の指標としてラマン分光分析による
ダイヤモンド炭素（Ｘ）と非ダイヤモンド炭素（Ｙ）の
ピーク比（Ｙ／Ｘ）が０．２以下であることを特徴とす
る、気相合成によるダイヤモンド多結晶体がある。

また例えば、特公昭５２−１２１２６号公報に提案され
るような、ダイヤモンド結晶材の塊が７０容量％を越え
る濃度のダイヤモンド結晶からなり且つ実質的に全ての
ダイヤモンド結晶が隣接ダイヤモンド結晶と直接に結合
しており、そしてダイヤモンド結晶材の塊が焼結炭化物
支持材の塊と直接結合していることを特徴とするＣｏを
結合材とした焼結ダイヤモンド、これからＣｏを抜いた
耐熱性の多結晶ダイヤモンド（例えば特開昭５３１１４
５８９号公報に提案されている、ダイヤモンド及び立方
晶窒化硼素から成る群れより選ばれ部品の約７０〜９５
％容量％を占める自己結合粒子と、前記の選ばれた研磨
剤粒子集合体に対する焼結助剤物質からなる金属相約０
．０５〜３容量％及び前記粒子によって区画されて部品
全体に分散され部品の約５〜３０容量％を占める相互に
連結されて網状をなした空の孔とより構成される工具構
成部品）がある。

またさらに、特開昭６１−３３８６５号公報に提案され
る、８０〜９０容量％のダイヤモンド粒子の塊と、イン
サートとしてｌＯ〜２０容量％存在する第２相（結合材
）を含み、該第２相がＳｉである焼結ダイヤモンド等を
挙げることができる。

後者の立方晶型窒化硼素を主成分とする多結晶体として
は、例えば特公昭５７−４９６２１号公報に提案されて
いる、立方晶型窒化硼素を８０〜２０体積％含有し残部
が周期律表４ａ、５ａ、６ａ族遷移金属の炭化物、窒化
物、硼化物、珪化物もしくはこれ等の混合物または相互
固溶体化合物を第１の結合相とし、Ｍ、ＳＩ、Ｎｌ、Ｃ
ｏ、Ｆｅまたは、これらを含む合金、化合物を第２の結
合相として、該第１、第２の結合相が焼結体組織中で連
続した結合相をなし、前記４ａ、５ａ、６ａ族金属の化
合物が結合相中の体積で５０％以上９９．９％以下であ
ることを特徴とするものを挙げることができる。

ただし、以上のものはあくまで例示であって本発明はこ
れに限定されるものではない。

これらの硬質材料を工具母材にろう付する際に、各ろう
材の融点が５００〜１２００℃の範囲内で、且つ各々の
融点の差が３０〜７００℃の範囲内、好ましくは５０〜
２００℃の範囲内であるように、ろう材を選定して使用
する。

融点の範囲を上記のように限定する理由は、融点が５０
０℃未満のろう材では、ろう材自身の剪断強度が低く、
実用上問題があり、また１２００℃を越えるとろう付の
際の熱で、工具材料そのものが熱劣化するからである。

尚、使用できるろう材の例としては、銀ろう、金ろう、
Ｎｉろう、銅ろう等を挙げることができる。

更に、融点の差を上記の範囲内に限定する理由は、通常
のろう付強度において、温度制御の最小幅が３０℃であ
ること、及びろう材の低温側の最小値が実用上５００℃
である為、７００　”Ｃ以上の温度差を設けた場合、前
述の工具素材の熱劣化温度に達してしまうためである。

そして、本発明においては、ろう付を融点の高いろう材
より順にろう付する。ｌ具体例を第１図で説明すると、
本４枚刃エンドミルにおいて、Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄの４種類のろう材を使用する。各々の融点は
順に９４０℃゛、８６０℃、７８０℃１７゜０℃であり
、ろう付の手順として、まず最初に融点の高い黄銅ろう
材Ａを用いて、その次に銀ろう材Ｂ、Ｃ，Ｄのろう材の
順で工具素材をろう付する。

このようにする理由は、先にろう付した部分が後のろう
付の際に発生する熱の影響を受け、ろう材のゆるみ及び
それに伴うろう層の厚み増加がでることを防ぐ為である
。なお、ろう層の厚みは０、０５　ｍ以下が好ましく、
それを越える厚みになると、ろう付強度の低下をまねく
。

ろう付部は、ダイヤモンド砥石を用いて工具刃先を加工
し、切れ刃を形成する。

このような方法によって製造された本発明の硬質多刃ろ
う付工具は、従来の同一融点のろう材（１種類のろう材
）を使用した方法に比較して、隣接したろう付部のゆる
みが起こらず、安定したろう付強度が保証できる。

更に本発明の工具の製造方法は、ろう付部のゆるみによ
る工具素材の位置ずれが起こらず、加工取代が均一にで
きるため、従来の製造方法に比較し、刃先加工時間も短
縮できる。

〔実施例〕

実施例１及び比較例１ 直径３Ｉ！ＩＩＩの超硬工具母材（ＪＩＳ規格ＫＩＯ）
の先端に工具素材をろう付する為に、２ケ所の座ぐり加
工を行った。その部分の各々に、工具素材として、気相
合成法によって得られた、厚さ０、■閣で且つ表面にス
パッタリング法によりＴｉを１μ、旧を２μ厚さに付着
した多結晶ダイヤモンドを、大気中でろう付した。ろう
材としてＪＩＳ規格ＢＡｇ−４（融点７８０℃）及びＢ
Ａｇ−１（融点６２０℃）を使用し、融点の高いＢＡｇ
−４を用いたろう付の方から行って、本発明によるエン
ドミル工具を得た（実施例１）。

また、比較として、従来の方法に従い、ＢＡｇｌのみで
２ケの工具素材のろう付をして工具を作製した（比較例
１）。

表１に実施例１及び比較例１の工具の、ろう付部のゆる
みを測定、評価した結果をまとめた。なお、ろう付部の
ゆるみ量は、ろう材によって槽底されるろう層の厚みの
最大及び最小部の差を測定して表した。この理由は、ろ
う付部を再加熱した場合、ろう層内側でろう材の流動が
起こり、最終的に不均一な厚みになることからである。

表１ 表１の結果から、本発明の方法によれば、先にろう付し
た部分が、後でろう付される時に発生する熱の影響を受
けないため、ろう付部にゆるみが起こらず、均一なろう
付が可能であることが判る。

以上のようにろう付した本発明品及び比較品の刃先部を
各々ダイヤモンド砥石にて加工して、直径３ａｕｓの２
枚方多結晶ダイヤモンドエンドミルを作製した。これら
の工具を用いて、Ｍ　−Ｓ！金合金ＡＣ４Ｃ）を周速１
５０　ｍ／ｍｉｎ　、半径方向の切り込み１．　Ｏ１ｕ
１１．軸方向の切り込み１．０　＋ｗで湿式加工した。

各送りによる切削時間は２０分とした。

結果を表２に示す。

表２の結果から、本発明により安定したろう付強度を有
するろう打身刃工具の製造が可能であることが判る。

実施例２．比較例２ 直径６０の超硬母材（ＪＩＳ規格ＫＯＩ）の先端に工具
素材をろう付する為、４ケ所の座ぐり加工を行い、その
各々の部分に、Ｔｉ　Ｎを結合材として４０容量％含有
する立方晶型窒化硼素の多結晶体をろう付した。この際
に、融点の異なる４種のろう材、ＪＩＳ規格でＢＡｇ−
１（融点６２０℃）、ＢＡｇ−２（融点７００℃）　Ｂ
Ａｇ−４（融点７８０°Ｃ）及びＢＡｇ−２０Ａ（融点
８６０℃）を使用し、融点の高いろう材よりろう付を行
った。

このろう付の際の工具素材の位置ずれ量を測定して、Ｂ
Ａｇ−１のみでろう付した場合の位置ずれ量と比較した
結果を、表３にまとめて示す。工具素材位置ずれ量は、
第２図に示すように工具素材８の設定飛び出し量Ａより
のずれ量を測定した。

表３ 表３の結果から明らかなように、本発明によれば、先に
ろう付した部分が後でろう付した時に発生する熱の影響
を受けない為、工具素材を位置ずれを起こさず、精度の
高いろう付ができることが判る。

次に、実施例２及び比較例２の工具刃先をダイヤモンド
砥石にて加工し、４枚刃のエンドミルを作製した。この
際本発明によれば、従来のろう付方法に比較し、精度の
高いろう付が可能である為、加工取代が減少でき、工具
作製時間を従来品では２時間であったのに対して、本発
明品エンドミルにおいては、１時間にて加工可能であっ
た。

実施例３ 直径８闘の超硬合金（Ｊ　Ｉ　Ｓ規格ＭＩ　Ｏ）からな
る円板の５ケ所に工具素材をろう付する為に、座ぐり加
工を行った。その各々の部分に、超高圧焼結法によって
得られた多結晶ダイヤモンドより結合材であるＣｏを抜
いた多結晶ダイヤモンドで且つその表面にイオンブレー
ティング法によりＴｉを１μ、旧を３７ｆｆｉ付着され
たものを大気中でろう付した。

その結果、従来のＢＡｇ−１（融点６２０℃）のみで行
なうろう付方法では、各々のろう付部が、他のろう付の
際の温度の影響を受け、ろう材にゆるみが起こり、最初
にろう付した工具素材が他の部分の工具素材ろう付部に
外れ、工具を製造することはできなかった。

しかしながら、本発明により、ＪＩＳ規格のＢＡｇ−１
（融点６２０℃）、ＢＡｇ−２（融点７００℃）、ＢＡ
ｇ−４（融点７８０℃）、’ＢＡｇ−２０Ａ（融点８６
０℃）及びＣｕＺｎ　−６（融点９４０℃）の５種類の
ろう材を使用し、融点の高いろう材よりろう付を行った
ところ、各々のろう付部が互いに他のろう付部の熱によ
る影響を受けず、全ての工具素材のろう付が可能であり
、第３図に示すような５楔力ダイヤモンドカッターを寸
法精度よく製造できた。第３図中９は工具素材、ＩＯは
工具母材を表す。

〔発明の効果〕

以上の説明のごとく、本発明の硬質多刃工具はろう何部
強度及び位置精度の安定性の高い優れた工具であり、ま
た、本発明の製造方法は上記本発明工具を実現できるに
加え、加工取代を減少し、しかも作製時間も短縮して製
造できるという経済性の面でも優れた方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の硬質多刃ろう付工具及びその製造工程
を説明するための部分斜視図であり、第２図は設定飛び
出し量へを説明する断面図、第３図は実施例３で製造し
た本発明の５楔力ダイヤモンドカッターの断面図を表す
。 図中、ｌは工具母材、２は工具素材、３はろう材Ａ、４
はろう材Ｂ：５はろう材Ｃ，６はろう材Ｄ、７は工具母
材、８は工具素材、９は工具素材、１０は工具母材を示
す。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ダイヤモンド又は立方晶型窒化硼素を主成分とす
   る多結晶体の２ケ以上を工具素材とし、該工具素材を超
   硬合金製の母材にろう材を用いてろう付した多刃工具で
   あって、各ろう材の融点が５００〜１２００℃の範囲内
   にあり、且つ該各ろう材の融点が３０〜７００℃の範囲
   内の差で互いに異なることを特徴とする硬質多刃ろう付
   工具。
2. （２）ダイヤモンド又は立方晶型窒化硼素を主成分とす
   る多結晶体の２ケ以上を工具素材とし、該工具素材を超
   硬合金製の母材にろう付するに際し、ろう材として各ろ
   う材の融点が５００〜１２００℃の範囲内であり、且つ
   該各ろう材の融点が３０〜７００℃の範囲内の差で互い
   に異なったろう材を使用し、融点の高いろう材より順に
   用いてろう付けすることを特徴とする硬質多刃ろう付工
   具の製造方法。