JPH04210315A - 回転切削工具 - Google Patents
回転切削工具Info
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- JPH04210315A JPH04210315A JP2418332A JP41833290A JPH04210315A JP H04210315 A JPH04210315 A JP H04210315A JP 2418332 A JP2418332 A JP 2418332A JP 41833290 A JP41833290 A JP 41833290A JP H04210315 A JPH04210315 A JP H04210315A
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- cutting tool
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Links
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
- B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B23B—TURNING; BORING
- B23B51/00—Tools for drilling machines
- B23B51/02—Twist drills
-
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- B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23D77/00—Reaming tools
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- B23C2226/31—Diamond
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- B23C—MILLING
- B23C2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
- B23C2228/10—Coating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Milling Processes (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Milling, Broaching, Filing, Reaming, And Others (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１１本発明はダイヤモンド膜が被覆され、優れ
た耐摩耗性と切削性能を有する回転切削工具に関する。 ［０００２］
た耐摩耗性と切削性能を有する回転切削工具に関する。 ［０００２］
【従来の技術】回転切削工具の刃部にダイヤモンドを被
覆することによって、その切削性能の改善を図ろうとす
る試みが従来から行われてきた。近年、ダイヤモンドの
気相合成技術が進展し、実用レベルの性能が期待されて
おり、実用レベルの性能をもつダイヤモンド被覆切削工
具を製作することができるようになった。例えば、特公
昭６１−５０７２４号公報に、炭化タングステン基超硬
合金製または炭化チタン基サーメツト製切削工具本体の
少なくとも先端加工面に、気相合成法によりマイクロビ
ッカース硬さで８０００ ｋ ｇ／ｍｍ”以上の高硬度
層を有する結晶ダイヤモンドからなる硬質層を０． ２
〜２０μｍの平均層厚で被覆した電子集積回路積層基板
の穴明は用のドリルが記載されている。かかるドリルは
従来から用いられている超硬合金製の切削工具に比較し
てシリコン含有率の高いアルミニウム合金や集積回路基
板に用いられるガラス繊維強化プラスチック（Ｇ Ｆ
ＲＰ）のようにマトリックス中に高硬度の粒子や繊維を
含んでいる材料の切削において寿命の大幅な改善が認め
られる。 ［０００３］
覆することによって、その切削性能の改善を図ろうとす
る試みが従来から行われてきた。近年、ダイヤモンドの
気相合成技術が進展し、実用レベルの性能が期待されて
おり、実用レベルの性能をもつダイヤモンド被覆切削工
具を製作することができるようになった。例えば、特公
昭６１−５０７２４号公報に、炭化タングステン基超硬
合金製または炭化チタン基サーメツト製切削工具本体の
少なくとも先端加工面に、気相合成法によりマイクロビ
ッカース硬さで８０００ ｋ ｇ／ｍｍ”以上の高硬度
層を有する結晶ダイヤモンドからなる硬質層を０． ２
〜２０μｍの平均層厚で被覆した電子集積回路積層基板
の穴明は用のドリルが記載されている。かかるドリルは
従来から用いられている超硬合金製の切削工具に比較し
てシリコン含有率の高いアルミニウム合金や集積回路基
板に用いられるガラス繊維強化プラスチック（Ｇ Ｆ
ＲＰ）のようにマトリックス中に高硬度の粒子や繊維を
含んでいる材料の切削において寿命の大幅な改善が認め
られる。 ［０００３］
【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に回転切
削工具に硬質被膜を被覆すると、回転切削工具の切刃エ
ッヂは硬質被覆層のために丸みを帯びてしまい、これに
起因して切味が低下する。このために、例えばガラス繊
維強化プラスチックを多く含む集積回路基板の穴明は加
工においては繊維が切断され難くなり、穴の寸法精度も
低下する。また切れ味を確保するためには膜厚を薄くす
ればよいのであるが、ダイヤモンド膜の場合には原因は
不明であるが膜厚が薄いと寿命が短くなるという現象が
ある。このように膜厚と切れ味は相反する関係にあり、
切れ味を保ちつつ寿命を伸ばすには自ずと限界があった
。 ［０００４］また、気相合成法により形成されるダイヤ
モンド膜は本質的に多結晶から成っているため、その表
面には凹凸があり、膜表面の面粗度は合成条件や膜厚に
もよるが概略値としてＪＩＳ ＢＯ６０１で定義され
る最大高さＲｍａｘが１から１０μｍとなる。このため
、従来ダイヤモンド被覆切削工具では、この表面粗さが
被削面に転写され、加圧面の面粗度が悪くなったり、或
いは切り屑の流れが円滑に行かないという問題があった
。 このため、例えば集積回路基板に用いられるガラス繊維
強化プラスチックでは、加工された穴の寸法精度や穴の
面粗度が悪くなり、基板に必要な電気的性質が保たれな
くなるという問題があった。 ［０００５］
削工具に硬質被膜を被覆すると、回転切削工具の切刃エ
ッヂは硬質被覆層のために丸みを帯びてしまい、これに
起因して切味が低下する。このために、例えばガラス繊
維強化プラスチックを多く含む集積回路基板の穴明は加
工においては繊維が切断され難くなり、穴の寸法精度も
低下する。また切れ味を確保するためには膜厚を薄くす
ればよいのであるが、ダイヤモンド膜の場合には原因は
不明であるが膜厚が薄いと寿命が短くなるという現象が
ある。このように膜厚と切れ味は相反する関係にあり、
切れ味を保ちつつ寿命を伸ばすには自ずと限界があった
。 ［０００４］また、気相合成法により形成されるダイヤ
モンド膜は本質的に多結晶から成っているため、その表
面には凹凸があり、膜表面の面粗度は合成条件や膜厚に
もよるが概略値としてＪＩＳ ＢＯ６０１で定義され
る最大高さＲｍａｘが１から１０μｍとなる。このため
、従来ダイヤモンド被覆切削工具では、この表面粗さが
被削面に転写され、加圧面の面粗度が悪くなったり、或
いは切り屑の流れが円滑に行かないという問題があった
。 このため、例えば集積回路基板に用いられるガラス繊維
強化プラスチックでは、加工された穴の寸法精度や穴の
面粗度が悪くなり、基板に必要な電気的性質が保たれな
くなるという問題があった。 ［０００５］
【課題を解決するための手段】この発明は、かかる課題
を解決すべく、炭化タングステン基超硬合金を母材とす
るドリル、リーマ、エンドミル等の回転切削切削工具に
ついて、ダイヤモンド膜を刃部に１０μｍ乃至５０ Ｉ
Ｌｍの厚さに被覆し、該刃部のうちの一部のダイヤモン
ド膜を研削して膜厚を３μｍ乃至４０μｍとしたことに
より、切れ味を良好にさせ、さらに面粗度も向上させた
ものである。また、膜厚を３μｍから４０１Ｌｍに限定
したのは、３μｍ以下であると、集積回路基板に穴明け
を行うと約１００六からダイヤモンド被覆が剥離して刃
先摩耗が発生し使用不能となるからであり、また４０μ
ｍ以下に限定したのは、それ以上膜厚を厚くしても効果
が変わらないのからである。 ［０００６］
を解決すべく、炭化タングステン基超硬合金を母材とす
るドリル、リーマ、エンドミル等の回転切削切削工具に
ついて、ダイヤモンド膜を刃部に１０μｍ乃至５０ Ｉ
Ｌｍの厚さに被覆し、該刃部のうちの一部のダイヤモン
ド膜を研削して膜厚を３μｍ乃至４０μｍとしたことに
より、切れ味を良好にさせ、さらに面粗度も向上させた
ものである。また、膜厚を３μｍから４０１Ｌｍに限定
したのは、３μｍ以下であると、集積回路基板に穴明け
を行うと約１００六からダイヤモンド被覆が剥離して刃
先摩耗が発生し使用不能となるからであり、また４０μ
ｍ以下に限定したのは、それ以上膜厚を厚くしても効果
が変わらないのからである。 ［０００６］
【作用】 ドリル、リーマ、エンドミル等の回転切削工
具は、上述のようにダイヤモンド膜が被覆され、外周マ
ージン部や主切刃、または底刃の逃げ面、または溝部の
ダイヤモンド膜が研削されるので、鋭利な切刃エツジが
形成され、パリの発生のない加工面粗度の良い加工がな
される。ま°た長期間にわたって安定した加工がなされ
る。 ［０００７］
具は、上述のようにダイヤモンド膜が被覆され、外周マ
ージン部や主切刃、または底刃の逃げ面、または溝部の
ダイヤモンド膜が研削されるので、鋭利な切刃エツジが
形成され、パリの発生のない加工面粗度の良い加工がな
される。ま°た長期間にわたって安定した加工がなされ
る。 ［０００７］
【実施例】次に本発明の実施例を図面につき説明する。
図１及び図２に示す実施例は汎用のドリルであって、刃
部２と柄部３とは同径である。図３に示す実施例は炭化
タングステン基超硬合金製の集積回路基板穴明は用ドリ
ルの側面であって、ドリルには長手方向に形成された一
対のねじれ溝９と主切刃４とが設けられる。汎用のドリ
ルの主切刃部４は主逃げ面６とすくい面８となるねじれ
溝９によって形成される。さらに、主にげ面６からねじ
れ溝９に沿って外周マージン部５が形成される。 ［０００８］刃部２の直径が６ｍｍ、全長８０ｍｍ、刃
部の長さが３８ｍｍ、ねじれ角αが３０°、先端角βが
１４０°の図１及び図２に示す汎用ドリルを、先端から
１０ｍｍまでの範囲にマイクロ波プラズマ法にて後述す
る条件でダイヤモンドを被覆した。これの主な処理条件
としては、原料となる水素ガスとメタンガスの流量をそ
れぞれ毎分１００ｃｃ及び毎分１．５ｃｃとし、さらに
反応管内の圧力を３０Ｔｏｒｒとし、ドリル先端の温度
が９００°Ｃ以下となるようにマイクロ波の出力を調節
した。これにより３０時間の被覆処理を行ったところ、
先端から１０ｍｍの刃部全体に３０μｍの厚さのダイヤ
モンド膜が生成された。ドリルのダイヤモンド膜が被覆
された部分は図４から明らかなように、外周マージン部
５の表面、外周マージン部５とすくい面８とのなす稜線
７は丸みを帯びたものとなった。 ［０００９］次いで、このドリルの外周マージン部５の
ダイヤモンド膜を図５に示すように膜厚を１５μｍまで
研削し、外周マージン部５のダイヤモンド膜を鋭利に形
成した。このドリルを用いてシリコン１８％含有アルミ
ニウム合金の板の穴明けを行った。切削条件は、０回転
数 ： ８０００ｒｐｍ、■送り速度： ０．１ｍ
ｍ／ｒｅｖ、■穴深さ ： ２５ｍｍ（貫通穴）であ
った。 ［００１０１このダイヤモンド被覆ドリルを用いて２５
００穴加工した後、刃先コーナ部のダイヤモンド膜の摩
耗が進行してはいるものの、なお切削が可能な状態であ
った。また、穴の加工面も非常に滑らかであった。これ
に対し、比較例としてのダイヤモンド被覆処理後研削処
理を行わないドリルの場合には本発明のドリルに比べて
パリが大きく、穴の内面の面粗度も例えばＪＩＳ Ｂ
Ｏ６０１で定義される中心線平均粗さＲａ３．２μｍ以
上あり、必ずしも満足のいくものではなかった。また、
研削処理を施さないドリルは切削抵抗が大きいためか、
１５００穴加工後コ一ナ部のダイヤモンド膜が剥離して
いた。別の比較例として、ダイヤモンド被覆処理を施し
ていない超硬合金製ドリルを用いて同様に穴加工を行っ
たところ、１１０穴で刃先が磨耗し、切削音が大きくな
り使用に耐えない状態となった。 ［００１１］さらに、上記の場合と同じ方法にて超硬合
金製ドリルの先端から１０ｍｍまでの範囲の３０μｍの
ダイヤモンド膜を被覆した後、このドリルの外周マージ
ン部５のダイヤモンド膜の厚さを１５μｍまで研削する
と共に、主逃げ面６のダイヤモンド膜の厚さも１５μｍ
まで研削し、刃先の主切刃部４を鋭利に形成した。この
ドリルを用いて、先に述べた場合と同じ条件でシリコン
１８％含有アルミニウム合金の穴明は加工を行ったとこ
ろ、先の実施例よりもさらに切削抵抗が小さくなると共
に、噴材性能が向上した。また寿命の点でも２５００穴
加工後コ一ナ部のダイヤモンド膜が磨耗し一部母材に露
出したところもあったが、なお切削可能な状態であった
。 ［００１２］図３に示す集積回路基板の穴明は用ドリル
において、刃部２の直径が１．２ｍｍであって、先端か
ら３ｍｍまでの範囲にマイクロ波プラズマ法にて図４に
示すようにダイヤモンドを被覆した。被覆時の主な条件
は、被覆用原料ガスとなる水素とメタンの流量がそれぞ
れ毎分１００ｃｃ及び１．５ｃｃ、反応管内の圧力が３
０ ｔｏｒ ｒ、マイクロ波出力３００Ｗとし、ドリル
先端の温度が８００°Ｃであった。この方法により、処
理時間を２５時間として刃部の膜厚が２５μｍとなる被
覆ドリルを準備した。次いで、このドリルの刃部２の外
周マージン部５のダイヤモンド被覆をダイヤモンド砥石
にて図５に示すように膜厚を１５μｍまで研削し、外周
マージン部５とすくい面８の交わる稜線を鋭利に形成し
た。 ［００１３］このドリルを用いて集積回路基板に穴明け
を行うと、外周マージン部５の鋭利な稜線が穴壁のガラ
ス繊維を切断するので、パリの発生が殆どなくなり穴精
度が一段と向上した。■回転数５００００ｒｐｍ、■送
り速度３ｍ／ｍｉｎという切削条件のもとて切削試験を
行ったところ、パリ高さが研削前では２５〜５０７１ｍ
（図１１参照）であるのに対し、研削後では１５μｍ以
下（図１３参照）となった。切刃寿命は研削前では５ｏ
、ｏｏｏ穴から６０．０００穴であるのに対し、研削後
ではこれが５５，０００から６０，０００となった。 ［００１４］前記の条件にさらに図６、図７に示すよう
に、ドリル先端の主逃げ面６に二番逃げ面６ａと三番逃
げ面６ｂを図７のように研削し、膜厚を１５μｍにして
マージン部と二番逃げ面の交わる稜線７を鋭利にしたと
ころ、集積回路基板に対する噴材性が非常に良くなった
。 ［００１５］さらに、上記と同一の被覆条件で先端に二
番逃げ面６ａと三番逃げ面６ｂを図９に示すように研削
し、膜厚を２０μｍにして二番逃げ面６ａとすくい面８
の交わる稜線７を鋭利にしたところ、集積回路基板に対
して噴材性が非常に良くなった。なお、膜厚を１５μｍ
、１０μｍ、５μｍと順次研削していくに従い噴材性は
さらい良くなった。膜厚］−５μｍの時のパリ高さは、
研削前で２５７１ｍから５０μｍ（図１１）であるのに
対し、研削後で２５μｍ以下（図１２）となった。 ［００１６］また、上記の条件で超硬合金製ドリルにダ
イヤモンド被覆を施した刃部２における膜厚が２５μｍ
で直径が２．０３ｍｍの被覆ドリルを準備した。次いで
、このドリルの外周マージン部５を研削により膜厚を２
０ａｍに研削して鋭利な稜線７を形成した。この結果、
研削前のドリル径のばらつきが８７１ｍであったのに対
し研削後では２μｍとなった（表１参照）。また、上記
と同一条件により、図１０に示すようにドリル満面を研
削して、膜厚を２０μｍ以下にし、ドリル溝面の面粗度
を良くしたところ、切り屑の排出性が著しく向上した。 ［００１７］さらに、本発明の回転切削工具は発展形と
して、炭化タングステン基超硬合金製リーマにも適用可
能である。図１４乃至図１７について本発明をリーマに
適用した場合の実施例を説明する。リーマ本体１０は刃
部１２と柄部１３、及び該刃部と柄部とを連結する首部
１１とから構成されている。刃部１２には長手方向に溝
１９と主切刃１４が設けられる。主切刃１４は逃げ面１
６とすくい面１８を構成する溝部１９によって形成され
ている。また副切刃１７はすくい面】８、マージン部１
５及び副切刃逃げ面２０によって形成される。本実施例
で用いたリーマは刃部の直径が５．０ｍｍ、刃部の長さ
が４５ｍｍ、首部の長さが１０ｍｍ、全長９０ｍｍの超
硬合金製リーマである。 ［００１８１本実施例のリーマの刃部の先端から１０ｍ
ｒｒｔまでの範囲に上述と同様の手段により４０時間の
被覆処理を行い、４０μｍの厚さでダイヤモンド膜を被
覆した。ダイヤモンド膜被覆部のリーマの断面は図１６
に示す通りである。ダイヤモンド膜被覆後のリーマのマ
ージン部１５のダイヤモンド膜及び副切刃１７、すくい
面１８のダイヤモンド膜を図１７に示すように２０μｍ
の厚さまでダイヤモンド砥石を用いて研削した。 ［００１９］このリーマを用いてシリコン１８％含有ア
ルミニウム合金の直径が４．８ｍｍで深さが３０ｋｍｍ
の下穴の内面加工を行った。加工条件は、回転数：４０
００ｒｐｍ、送り速度： ０． ０８ｍｍ／ ｒ ｅ
ｖ、加工深さ：２８ｍｍであった。その結果、本発明に
係わるり一部は５０００穴加工後も健全であり、穴の面
粗度、寸法精度も良好で安定していた。これに対し、ダ
イヤモンド膜被覆後研削処理していないリーマは切刃エ
ッヂが丸みを帯びているために切削抵抗が大きく、１０
００穴加工後に刃部のダイヤモンド膜の切刃エッチの一
部に剥離が発生し、摩耗がひどく使用不可能であった。 ［００２０１さらに、図１８乃至２１は本発明をエンド
ミルに適用したものであり、炭化タングステン基超硬合
金製本体２１は、刃部２２と柄部２３とから構成される
。また、刃部２２は底刃２４と外周刃２７からなり、長
手方向に形成されたねじれ溝２９は外周刃２７のすくい
面となる。本実施例のエンドミルでは、刃部２２及び柄
部２３の直径がそれぞれ１０ｍｍ、刃部の長さが２２ｍ
ｍ、全長が７０ｍｍである。 ［００２１］本実施例のエンドミルのダイヤモンド膜の
被覆には、熱フィラメントＣＶＤを応用してこれを行っ
た。すなわち、約２０００°Ｃに加熱された複数の熱フ
ィラメントをエンドミルを挟んで相互に等しい距離を保
って配置し、該エンドミルを回転させなからエンドミル
の刃部にダイヤモンドを被覆した。このとき、ダイヤモ
ンド合成用原料ガスとなる水素とメタンの流量は、それ
ぞれ毎分１００ｃｃ及び毎分１．５ｃｃとした。これに
より４０時間の処理を行い、エンドミルの刃部表面に約
３０μｍのダイヤモンド膜を被覆した。 ［００２２］ダイヤモンド被覆後のエンドミルの断面は
、図２０に示すように切刃エツジをもつマージン部２５
に丸みが形成されている。このエンドミルの外周刃２７
のマージン部２５のダイヤモンド膜及び底刃２４の逃げ
面２６のダイヤモンド膜を２０μｍの厚さまでダイヤモ
ンド砥石を用いて研削した。ダイヤモンド膜研削後のエ
ンドミルの切刃の断面図にみられるように、それぞれの
切刃に鋭利なエツジ２８を形成したものを図２１に示す
。このエンドミルを用いて、シリコン１８％含有のアル
ミニウム合金からなる板（板厚２０ｍｍ）の端面加工を
行った。加工条件は、■回転数：２４．００Ｏｒｐｍ、
■送り速度： １９２０ｍｍ／ ｍ ｉ ｎ、■切り込
み深さ： ０． ２ｍｍ、■切削方法ニアツブカット、
■切削油：水溶性エマルジョン、であった。 ［００２３］その結果、ダイヤモンド被覆後のエンドミ
ルは、延べ５００ｍ加工後も刃先は健在であり、加工面
粗さはＲｍａｘ＝１．５μｍで安定していた。これに対
し、ダイヤモンド膜被覆後に研削加工を施さないエンド
ミルの場合、４００ｍ加工後外周刃マージン部のダイヤ
モンド膜の一部が剥離し切刃エツジが摩耗しており、膜
剥離前の加工面粗さも２．５μｍから４．０μｍとなり
、満足のいくものではなかった。さらに、比較例として
ダイヤモンドを被覆しない超硬合金製のエンドミルを用
いた場合、約５ｍの切削で刃先が摩耗して切削できなく
なり、また加工面粗さも５μｍを越えていた。 ［００２４］
部２と柄部３とは同径である。図３に示す実施例は炭化
タングステン基超硬合金製の集積回路基板穴明は用ドリ
ルの側面であって、ドリルには長手方向に形成された一
対のねじれ溝９と主切刃４とが設けられる。汎用のドリ
ルの主切刃部４は主逃げ面６とすくい面８となるねじれ
溝９によって形成される。さらに、主にげ面６からねじ
れ溝９に沿って外周マージン部５が形成される。 ［０００８］刃部２の直径が６ｍｍ、全長８０ｍｍ、刃
部の長さが３８ｍｍ、ねじれ角αが３０°、先端角βが
１４０°の図１及び図２に示す汎用ドリルを、先端から
１０ｍｍまでの範囲にマイクロ波プラズマ法にて後述す
る条件でダイヤモンドを被覆した。これの主な処理条件
としては、原料となる水素ガスとメタンガスの流量をそ
れぞれ毎分１００ｃｃ及び毎分１．５ｃｃとし、さらに
反応管内の圧力を３０Ｔｏｒｒとし、ドリル先端の温度
が９００°Ｃ以下となるようにマイクロ波の出力を調節
した。これにより３０時間の被覆処理を行ったところ、
先端から１０ｍｍの刃部全体に３０μｍの厚さのダイヤ
モンド膜が生成された。ドリルのダイヤモンド膜が被覆
された部分は図４から明らかなように、外周マージン部
５の表面、外周マージン部５とすくい面８とのなす稜線
７は丸みを帯びたものとなった。 ［０００９］次いで、このドリルの外周マージン部５の
ダイヤモンド膜を図５に示すように膜厚を１５μｍまで
研削し、外周マージン部５のダイヤモンド膜を鋭利に形
成した。このドリルを用いてシリコン１８％含有アルミ
ニウム合金の板の穴明けを行った。切削条件は、０回転
数 ： ８０００ｒｐｍ、■送り速度： ０．１ｍ
ｍ／ｒｅｖ、■穴深さ ： ２５ｍｍ（貫通穴）であ
った。 ［００１０１このダイヤモンド被覆ドリルを用いて２５
００穴加工した後、刃先コーナ部のダイヤモンド膜の摩
耗が進行してはいるものの、なお切削が可能な状態であ
った。また、穴の加工面も非常に滑らかであった。これ
に対し、比較例としてのダイヤモンド被覆処理後研削処
理を行わないドリルの場合には本発明のドリルに比べて
パリが大きく、穴の内面の面粗度も例えばＪＩＳ Ｂ
Ｏ６０１で定義される中心線平均粗さＲａ３．２μｍ以
上あり、必ずしも満足のいくものではなかった。また、
研削処理を施さないドリルは切削抵抗が大きいためか、
１５００穴加工後コ一ナ部のダイヤモンド膜が剥離して
いた。別の比較例として、ダイヤモンド被覆処理を施し
ていない超硬合金製ドリルを用いて同様に穴加工を行っ
たところ、１１０穴で刃先が磨耗し、切削音が大きくな
り使用に耐えない状態となった。 ［００１１］さらに、上記の場合と同じ方法にて超硬合
金製ドリルの先端から１０ｍｍまでの範囲の３０μｍの
ダイヤモンド膜を被覆した後、このドリルの外周マージ
ン部５のダイヤモンド膜の厚さを１５μｍまで研削する
と共に、主逃げ面６のダイヤモンド膜の厚さも１５μｍ
まで研削し、刃先の主切刃部４を鋭利に形成した。この
ドリルを用いて、先に述べた場合と同じ条件でシリコン
１８％含有アルミニウム合金の穴明は加工を行ったとこ
ろ、先の実施例よりもさらに切削抵抗が小さくなると共
に、噴材性能が向上した。また寿命の点でも２５００穴
加工後コ一ナ部のダイヤモンド膜が磨耗し一部母材に露
出したところもあったが、なお切削可能な状態であった
。 ［００１２］図３に示す集積回路基板の穴明は用ドリル
において、刃部２の直径が１．２ｍｍであって、先端か
ら３ｍｍまでの範囲にマイクロ波プラズマ法にて図４に
示すようにダイヤモンドを被覆した。被覆時の主な条件
は、被覆用原料ガスとなる水素とメタンの流量がそれぞ
れ毎分１００ｃｃ及び１．５ｃｃ、反応管内の圧力が３
０ ｔｏｒ ｒ、マイクロ波出力３００Ｗとし、ドリル
先端の温度が８００°Ｃであった。この方法により、処
理時間を２５時間として刃部の膜厚が２５μｍとなる被
覆ドリルを準備した。次いで、このドリルの刃部２の外
周マージン部５のダイヤモンド被覆をダイヤモンド砥石
にて図５に示すように膜厚を１５μｍまで研削し、外周
マージン部５とすくい面８の交わる稜線を鋭利に形成し
た。 ［００１３］このドリルを用いて集積回路基板に穴明け
を行うと、外周マージン部５の鋭利な稜線が穴壁のガラ
ス繊維を切断するので、パリの発生が殆どなくなり穴精
度が一段と向上した。■回転数５００００ｒｐｍ、■送
り速度３ｍ／ｍｉｎという切削条件のもとて切削試験を
行ったところ、パリ高さが研削前では２５〜５０７１ｍ
（図１１参照）であるのに対し、研削後では１５μｍ以
下（図１３参照）となった。切刃寿命は研削前では５ｏ
、ｏｏｏ穴から６０．０００穴であるのに対し、研削後
ではこれが５５，０００から６０，０００となった。 ［００１４］前記の条件にさらに図６、図７に示すよう
に、ドリル先端の主逃げ面６に二番逃げ面６ａと三番逃
げ面６ｂを図７のように研削し、膜厚を１５μｍにして
マージン部と二番逃げ面の交わる稜線７を鋭利にしたと
ころ、集積回路基板に対する噴材性が非常に良くなった
。 ［００１５］さらに、上記と同一の被覆条件で先端に二
番逃げ面６ａと三番逃げ面６ｂを図９に示すように研削
し、膜厚を２０μｍにして二番逃げ面６ａとすくい面８
の交わる稜線７を鋭利にしたところ、集積回路基板に対
して噴材性が非常に良くなった。なお、膜厚を１５μｍ
、１０μｍ、５μｍと順次研削していくに従い噴材性は
さらい良くなった。膜厚］−５μｍの時のパリ高さは、
研削前で２５７１ｍから５０μｍ（図１１）であるのに
対し、研削後で２５μｍ以下（図１２）となった。 ［００１６］また、上記の条件で超硬合金製ドリルにダ
イヤモンド被覆を施した刃部２における膜厚が２５μｍ
で直径が２．０３ｍｍの被覆ドリルを準備した。次いで
、このドリルの外周マージン部５を研削により膜厚を２
０ａｍに研削して鋭利な稜線７を形成した。この結果、
研削前のドリル径のばらつきが８７１ｍであったのに対
し研削後では２μｍとなった（表１参照）。また、上記
と同一条件により、図１０に示すようにドリル満面を研
削して、膜厚を２０μｍ以下にし、ドリル溝面の面粗度
を良くしたところ、切り屑の排出性が著しく向上した。 ［００１７］さらに、本発明の回転切削工具は発展形と
して、炭化タングステン基超硬合金製リーマにも適用可
能である。図１４乃至図１７について本発明をリーマに
適用した場合の実施例を説明する。リーマ本体１０は刃
部１２と柄部１３、及び該刃部と柄部とを連結する首部
１１とから構成されている。刃部１２には長手方向に溝
１９と主切刃１４が設けられる。主切刃１４は逃げ面１
６とすくい面１８を構成する溝部１９によって形成され
ている。また副切刃１７はすくい面】８、マージン部１
５及び副切刃逃げ面２０によって形成される。本実施例
で用いたリーマは刃部の直径が５．０ｍｍ、刃部の長さ
が４５ｍｍ、首部の長さが１０ｍｍ、全長９０ｍｍの超
硬合金製リーマである。 ［００１８１本実施例のリーマの刃部の先端から１０ｍ
ｒｒｔまでの範囲に上述と同様の手段により４０時間の
被覆処理を行い、４０μｍの厚さでダイヤモンド膜を被
覆した。ダイヤモンド膜被覆部のリーマの断面は図１６
に示す通りである。ダイヤモンド膜被覆後のリーマのマ
ージン部１５のダイヤモンド膜及び副切刃１７、すくい
面１８のダイヤモンド膜を図１７に示すように２０μｍ
の厚さまでダイヤモンド砥石を用いて研削した。 ［００１９］このリーマを用いてシリコン１８％含有ア
ルミニウム合金の直径が４．８ｍｍで深さが３０ｋｍｍ
の下穴の内面加工を行った。加工条件は、回転数：４０
００ｒｐｍ、送り速度： ０． ０８ｍｍ／ ｒ ｅ
ｖ、加工深さ：２８ｍｍであった。その結果、本発明に
係わるり一部は５０００穴加工後も健全であり、穴の面
粗度、寸法精度も良好で安定していた。これに対し、ダ
イヤモンド膜被覆後研削処理していないリーマは切刃エ
ッヂが丸みを帯びているために切削抵抗が大きく、１０
００穴加工後に刃部のダイヤモンド膜の切刃エッチの一
部に剥離が発生し、摩耗がひどく使用不可能であった。 ［００２０１さらに、図１８乃至２１は本発明をエンド
ミルに適用したものであり、炭化タングステン基超硬合
金製本体２１は、刃部２２と柄部２３とから構成される
。また、刃部２２は底刃２４と外周刃２７からなり、長
手方向に形成されたねじれ溝２９は外周刃２７のすくい
面となる。本実施例のエンドミルでは、刃部２２及び柄
部２３の直径がそれぞれ１０ｍｍ、刃部の長さが２２ｍ
ｍ、全長が７０ｍｍである。 ［００２１］本実施例のエンドミルのダイヤモンド膜の
被覆には、熱フィラメントＣＶＤを応用してこれを行っ
た。すなわち、約２０００°Ｃに加熱された複数の熱フ
ィラメントをエンドミルを挟んで相互に等しい距離を保
って配置し、該エンドミルを回転させなからエンドミル
の刃部にダイヤモンドを被覆した。このとき、ダイヤモ
ンド合成用原料ガスとなる水素とメタンの流量は、それ
ぞれ毎分１００ｃｃ及び毎分１．５ｃｃとした。これに
より４０時間の処理を行い、エンドミルの刃部表面に約
３０μｍのダイヤモンド膜を被覆した。 ［００２２］ダイヤモンド被覆後のエンドミルの断面は
、図２０に示すように切刃エツジをもつマージン部２５
に丸みが形成されている。このエンドミルの外周刃２７
のマージン部２５のダイヤモンド膜及び底刃２４の逃げ
面２６のダイヤモンド膜を２０μｍの厚さまでダイヤモ
ンド砥石を用いて研削した。ダイヤモンド膜研削後のエ
ンドミルの切刃の断面図にみられるように、それぞれの
切刃に鋭利なエツジ２８を形成したものを図２１に示す
。このエンドミルを用いて、シリコン１８％含有のアル
ミニウム合金からなる板（板厚２０ｍｍ）の端面加工を
行った。加工条件は、■回転数：２４．００Ｏｒｐｍ、
■送り速度： １９２０ｍｍ／ ｍ ｉ ｎ、■切り込
み深さ： ０． ２ｍｍ、■切削方法ニアツブカット、
■切削油：水溶性エマルジョン、であった。 ［００２３］その結果、ダイヤモンド被覆後のエンドミ
ルは、延べ５００ｍ加工後も刃先は健在であり、加工面
粗さはＲｍａｘ＝１．５μｍで安定していた。これに対
し、ダイヤモンド膜被覆後に研削加工を施さないエンド
ミルの場合、４００ｍ加工後外周刃マージン部のダイヤ
モンド膜の一部が剥離し切刃エツジが摩耗しており、膜
剥離前の加工面粗さも２．５μｍから４．０μｍとなり
、満足のいくものではなかった。さらに、比較例として
ダイヤモンドを被覆しない超硬合金製のエンドミルを用
いた場合、約５ｍの切削で刃先が摩耗して切削できなく
なり、また加工面粗さも５μｍを越えていた。 ［００２４］
【発明の効果】本発明は、上記のように回転切削工具の
表面に充分に厚くダイヤモンド膜を被覆した後に、研削
によりその膜厚を３７ｘｍから４０μｍとすることによ
り被覆による丸みを帯びた切刃エツジを鋭利にすること
ができ、この結果切削工具の切れ味を損なわず、しかも
ダイヤモンド膜の剥離がなくなり工具の寿命の延長を図
ることができた。また、仕上げ面粗度や穴加工精度の向
上等優れた効果がある。このため、例えばガラス繊維強
化プラスチックからなる集積回路基板の穴明けに用いる
と精度の高い加工ができ、基板に必要な電気的性質を保
つことができる。
表面に充分に厚くダイヤモンド膜を被覆した後に、研削
によりその膜厚を３７ｘｍから４０μｍとすることによ
り被覆による丸みを帯びた切刃エツジを鋭利にすること
ができ、この結果切削工具の切れ味を損なわず、しかも
ダイヤモンド膜の剥離がなくなり工具の寿命の延長を図
ることができた。また、仕上げ面粗度や穴加工精度の向
上等優れた効果がある。このため、例えばガラス繊維強
化プラスチックからなる集積回路基板の穴明けに用いる
と精度の高い加工ができ、基板に必要な電気的性質を保
つことができる。
【図１】この発明の第１の実施例のドリルの側面図であ
る。
る。
【図２】第１の実施例の正面図である。
【図３】この発明の第２の実施例の側面図である。
【図４】第１の実施例の被覆したドリルの先端から見た
正面図である。
正面図である。
【図５】第１の実施例のドリルを研削した後の正面図で
ある。
ある。
【図６】第２の実施例の被覆したドリルの先端から見た
正面図である。
正面図である。
【図７】第２の実施例のドリルを研削した後の正面図で
ある。
ある。
【図８】本発明の実施例の部分拡大図である。
【図９】本発明の他の実施例の部分拡大図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施例の部分拡大図であ
る。
る。
【図１１】ダイヤモンド被覆後、刃部を研削しないで集
積回路基板に六を開けた場合の六ピッチとパリ高さの対
比図である。
積回路基板に六を開けた場合の六ピッチとパリ高さの対
比図である。
【図１２】ダイヤモンド被覆後の先端二番逃げ面と先端
三番逃げ面を研削して集積回路基板に穴を開けた場合の
穴ピッチとパリ高さの比較図である。
三番逃げ面を研削して集積回路基板に穴を開けた場合の
穴ピッチとパリ高さの比較図である。
【図１３】ダイヤモンド被覆後、外周マージン部を研削
して集積回路基板に穴を開けた場合の穴ピッチとパリ高
さの比較図である。
して集積回路基板に穴を開けた場合の穴ピッチとパリ高
さの比較図である。
【図１４】本発明を適用したり−マの側面図で有る。
【図１５】図１４のリーマの正面図である。
【図１６】ダイヤモンド被覆後の図１４に示すリーマの
刃部の軸直角断面図である。
刃部の軸直角断面図である。
【図１７】ダイヤモンド被覆、被膜を研削した場合の図
１４に示すリーマ刃部の軸直角断面図である。
１４に示すリーマ刃部の軸直角断面図である。
【図１８】本発明を適用したエンドミルの側面図である
。
。
【図１９】図１８のエンドミルの正面図である。
【図２０１ダイヤモンド被覆後のエンドミルの刃部の軸
直角断面図である。 【図２１】ダイヤモンド被覆後のエンドミルの刃部を研
削した後の刃部の軸直角断面図である。
直角断面図である。 【図２１】ダイヤモンド被覆後のエンドミルの刃部を研
削した後の刃部の軸直角断面図である。
１ ドリル本体
２ 刃部
３ 柄部
５ 外周マージン部
６ 主逃げ面
６ａ 二番逃げ面
６ｂ 三番逃げ面
９ ねじれ溝
１０ リーマ本体
１２ 刃部
１４ 主切刃
１５ 外周マージン部
１６ 逃げ面
２１ エンドミル本体
２２ 刃部
２３ 柄部
２４ 底刃
２５ 外周マージン部
【表１】
【図５】
Claims (7)
- 【請求項１】炭化タングステン基超硬合金を母材とした
回転切削工具において、刃部を１０μｍ乃至５０μｍの
厚さに被覆し、該刃部のうちの一部のダイヤモンド膜を
研削して膜厚を３μｍ乃至４０μｍとしたことを特徴と
する回転切削工具。 - 【請求項２】回転切削工具はドリルであって、前記刃部
の外周マージン部のダイヤモンド膜厚が３μｍ乃至４０
μｍに研削されている請求項１記載の回転切削工具。 - 【請求項３】回転切削工具はドリルであって、前記刃部
の外周マージン部膜厚が３μｍ乃至４０μｍに研削され
、さらに先端切刃部の二番逃げ面のダイヤモンド膜厚が
３μｍ乃至４０μｍに研削されている請求項２記載の回
転切削工具。 - 【請求項４】回転切削工具はドリルであって、前記先端
切刃部の二番逃げ面のダイヤモンド膜厚が３μｍ乃至４
０μｍに研削されている請求項１記載の回転切削工具。 - 【請求項５】回転切削工具はドリルであって、長手方向
に形成された溝部のダイヤモンド膜が研削されている請
求項２、３、または４記載の回転切削工具。 - 【請求項６】回転切削工具はリーマであって、少なくと
も主切刃の逃げ面及び／または外周マージン部のダイヤ
モンド膜が３μｍ乃至４０μｍに研削されている請求項
１記載の回転切削工具。 - 【請求項７】回転切削工具はエンドミルであって、少な
くとも底刃の逃げ面及び／または外周マージン部のダイ
ヤモンド膜が３μｍ乃至４０μｍに研削されている請求
項１記載の回転切削工具。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21229490 | 1990-08-10 | ||
| JP2-212294 | 1990-08-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04210315A true JPH04210315A (ja) | 1992-07-31 |
Family
ID=16620205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2418332A Pending JPH04210315A (ja) | 1990-08-10 | 1990-12-27 | 回転切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04210315A (ja) |
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-
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