JPH04250906A - Polycrystal diamond machine tool and its manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、非鉄金属や非金属の仕
上げ加工に最適な、刃立性に優れた多結晶ダイヤモンド
工具およびその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polycrystalline diamond tool with excellent sharpness, which is ideal for finishing nonferrous metals and nonmetals, and a method for manufacturing the same.
【0002】0002
【従来の技術】ダイヤモンドは硬度と熱伝導率が高いた
め、切削工具や耐摩工具として使用されている。しかし
、単結晶ダイヤモンドは劈開するという欠点があり、こ
の欠点を抑制するために、たとえば特公昭52−121
26号公報に記載されているように超高圧焼結技術を用
いてダイヤモンド同志を焼結したダイヤモンド焼結体が
開発されている。2. Description of the Related Art Diamond is used as cutting tools and wear-resistant tools because of its high hardness and high thermal conductivity. However, single-crystal diamond has the drawback of cleavage, and in order to suppress this drawback, for example,
As described in Japanese Patent No. 26, a diamond sintered body in which diamonds are sintered together using ultra-high pressure sintering technology has been developed.
【0003】しかしながら、これらのダイヤモンド焼結
体は5%〜10%の結合材を含有するため、構成する粒
子単位でチッピングが生じるという問題点を有していた
。However, since these diamond sintered bodies contain 5% to 10% of binder, they have had the problem that chipping occurs in the constituent particles.
【0004】そこで、ダイヤモンド焼結体の代わりに結
合材を含有していない多結晶ダイヤモンド、すなわち低
圧気相法により構成された多結晶ダイヤモンドを工具素
材とした切削工具が発明者らによって考案された。この
ような多結晶ダイヤモンドを素材とした切削工具の例が
特開平1−212767号公報に示されている。図8は
多結晶ダイヤモンド工具の一例を示した断面構造図であ
る。この多結晶ダイヤモンド工具は工具支持体4の表面
上にろう付部5を介して多結晶ダイヤモンドチップ3が
固定されている。チップ3はシリコン(Si)などの基
材1の表面上に低圧気相法を用いて合成された多結晶ダ
イヤモンド層2を用いている。チップ3は多結晶ダイヤ
モンド層2が基材1の表面上に形成された状態で工具支
持体4にろう付け固定される。その後、研磨加工を用い
て基材1を除去し、すくい面6を形成し、また多結晶ダ
イヤモンド層2の側面を研磨加工して逃げ面7を形成し
、さらに刃先部8が形成されている。[0004] Therefore, the inventors devised a cutting tool that uses polycrystalline diamond that does not contain a binder, that is, polycrystalline diamond that is constructed using a low-pressure gas phase method, as a tool material instead of a diamond sintered body. . An example of a cutting tool made of such polycrystalline diamond is shown in Japanese Patent Laid-Open No. 1-212767. FIG. 8 is a cross-sectional structural diagram showing an example of a polycrystalline diamond tool. In this polycrystalline diamond tool, a polycrystalline diamond tip 3 is fixed on the surface of a tool support 4 via a brazed portion 5. The chip 3 uses a polycrystalline diamond layer 2 synthesized using a low-pressure vapor phase method on the surface of a base material 1 such as silicon (Si). The chip 3 is fixed to the tool support 4 by brazing, with the polycrystalline diamond layer 2 formed on the surface of the base material 1. Thereafter, the base material 1 is removed by polishing to form a rake face 6, and the side surface of the polycrystalline diamond layer 2 is polished to form a flank 7, and further a cutting edge portion 8 is formed. .
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図8に
示すような多結晶ダイヤモンド工具においては、基材1
の除去のための研削加工、および刃先部の成形加工に問
題が生じる。すなわち、基材1を効率よく除去するため
には粒度の大きいダイヤモンド砥石による研削加工を施
す必要がある。しかしながら、粒度の大きい砥石を使用
すると刃先部8に大きなチッピングが生じる。また、こ
のチッピングを抑制するためにダイヤモンド砥石の粒度
を細かいものを用いると、基材1の除去のための加工時
間がかさみ、加工効率が低下してコストは増大するとい
う問題が生じる。However, in a polycrystalline diamond tool as shown in FIG.
Problems arise in the grinding process to remove the blade and in the shaping process of the cutting edge. That is, in order to efficiently remove the base material 1, it is necessary to perform grinding using a diamond grindstone with a large grain size. However, when a grindstone with a large grain size is used, large chipping occurs at the cutting edge portion 8. Further, if a diamond grindstone with fine grain size is used to suppress this chipping, there arises a problem that processing time for removing the base material 1 increases, processing efficiency decreases, and cost increases.
【0006】したがって、この発明は上記のような問題
点を解消するためになされたもので、研削加工により形
成される刃先部に生じるチッピングを抑制し、かつ加工
効率に優れた多結晶ダイヤモンド工具およびその製造方
法を提供することを目的とする。[0006] Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and provides a polycrystalline diamond tool and a polycrystalline diamond tool that suppresses chipping that occurs at the cutting edge formed by grinding and has excellent machining efficiency. The purpose is to provide a manufacturing method thereof.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1ないし請求項7
に係る発明による多結晶ダイヤモンド工具は、薄板状の
基材と、この基材の表面上に低圧気相法により合成され
た多結晶ダイヤモンド層との積層体から構成されている
。そして基材の裏面を工具のすくい面とし、多結晶ダイ
ヤモンド層の側面を工具の逃げ面としている。さらに、
すくい面と逃げ面との間にネガランドを形成することに
よって多結晶ダイヤモンド層の側面に工具の刃先部を形
成したことを特徴としている。[Means for solving the problem] Claims 1 to 7
The polycrystalline diamond tool according to the invention is composed of a laminate of a thin plate-like base material and a polycrystalline diamond layer synthesized on the surface of the base material by a low-pressure vapor phase method. The back surface of the base material serves as the rake surface of the tool, and the side surface of the polycrystalline diamond layer serves as the flank surface of the tool. moreover,
It is characterized in that the cutting edge of the tool is formed on the side surface of the polycrystalline diamond layer by forming a negative land between the rake face and the flank face.
【0008】また、請求項8ないし請求項16に係る発
明による多結晶ダイヤモンド工具は、薄板状の基材と、
この基材の表面上に低圧気相法により合成された多結晶
ダイヤモンド層との積層体からなる工具素材と、工具素
材を支持する工具支持体とを有している。そして、多結
晶ダイヤモンド層の成長表面が工具支持体との接合面と
なるように工具素材と工具支持体とが接合されている。
さらに、基材の裏面は工具のすくい面を構成し、多結晶
ダイヤモンド層の側面は工具の逃げ面を構成している。
そして、すくい面と逃げ面との間にネガランドを形成す
ることにより多結晶ダイヤモンド層の側面に工具の刃先
部を形成したことを特徴としている。[0008] Furthermore, the polycrystalline diamond tool according to the invention according to claims 8 to 16 includes a thin plate-like base material;
It has a tool material made of a laminate with a polycrystalline diamond layer synthesized on the surface of the base material by a low-pressure vapor phase method, and a tool support for supporting the tool material. Then, the tool material and the tool support are joined such that the growth surface of the polycrystalline diamond layer becomes the joint surface with the tool support. Furthermore, the back surface of the base material constitutes the rake surface of the tool, and the side surface of the polycrystalline diamond layer constitutes the flank surface of the tool. The tool is characterized in that a negative land is formed between the rake face and the flank face to form the cutting edge of the tool on the side surface of the polycrystalline diamond layer.
【0009】請求項17に係る多結晶ダイヤモンド工具
の製造方法は、まず基材の表面上に低圧気相法により多
結晶ダイヤモンド層を構成する。次に、基材を所定の厚
さに研磨して工具のすくい面を形成する。さらに、多結
晶ダイヤモンド層の側面に工具の逃げ面を形成する。そ
して、すくい面と逃げ面との間にネガランドを形成する
。[0009] In the method for manufacturing a polycrystalline diamond tool according to claim 17, first, a polycrystalline diamond layer is formed on the surface of a base material by a low pressure vapor phase method. Next, the base material is polished to a predetermined thickness to form the rake face of the tool. Furthermore, a flank surface of the tool is formed on the side surface of the polycrystalline diamond layer. Then, a negative land is formed between the rake face and the flank face.
【0010】さらに、請求項18に係る多結晶ダイヤモ
ンドの製造方法は、まず基材の表面上に低圧気相法によ
り多結晶ダイヤモンド層を合成する。次に基材を所定の
厚さに研磨して工具のすくい面を形成する。そして、多
結晶ダイヤモンド層の成長表面が接合面となるように工
具素材を工具支持体に接合する。そして、多結晶ダイヤ
モンド層の側面に工具の逃げ面を形成する。さらに、す
くい面と逃げ面との間にネガランドを形成する。Furthermore, in the method for manufacturing polycrystalline diamond according to claim 18, first, a polycrystalline diamond layer is synthesized on the surface of a base material by a low-pressure vapor phase method. Next, the base material is polished to a predetermined thickness to form the rake face of the tool. Then, the tool material is joined to the tool support so that the growth surface of the polycrystalline diamond layer becomes the joining surface. Then, a flank surface of the tool is formed on the side surface of the polycrystalline diamond layer. Furthermore, a negative land is formed between the rake face and the flank face.
【0011】[0011]
【作用】請求項1および請求項8に係る多結晶ダイヤモ
ンド工具において、多結晶ダイヤモンド層の表面に基材
を残余し、これを工具すくい面として用いることにより
基材の除去加工を排除して加工効率を向上することがで
きる。また、すくい面と逃げ面との間にネガランドを形
成して多結晶ダイヤモンド層の側面に刃先部を形成する
ことにより刃立性の優れた刃先部を形成することができ
る。[Operation] In the polycrystalline diamond tool according to claims 1 and 8, the base material remains on the surface of the polycrystalline diamond layer and is used as a rake face of the tool, thereby eliminating the need for removal of the base material. Efficiency can be improved. Further, by forming a negative land between the rake face and the flank face and forming the cutting edge on the side surface of the polycrystalline diamond layer, it is possible to form a cutting edge with excellent sharpness.
【0012】請求項2および請求項9に係る多結晶ダイ
ヤモンド工具では、ネガランドの形状は、すくい面に対
する角度が2゜〜20゜であり、幅が0.3〜3mmに
規定されている。このネガランドの角度を20゜以上に
設定すると切削抵抗が大きくなり仕上面の粗度が低下す
る。また、その角度を2゜以下に規定する場合は刃先処
理が非常に困難となる。[0012] In the polycrystalline diamond tools according to claims 2 and 9, the negative land has an angle of 2° to 20° with respect to the rake face, and a width of 0.3 to 3 mm. If the angle of this negative land is set to 20 degrees or more, cutting resistance increases and the roughness of the finished surface decreases. Further, if the angle is defined to be less than 2 degrees, it becomes very difficult to process the cutting edge.
【0013】請求項3および請求項10に係る多結晶ダ
イヤモンド工具は、刃先部の位置を多結晶ダイヤモンド
層と基材との境界位置からすくい面に直交する方向に沿
って20μm以内の位置に形成している。この刃先部の
位置は上記のネガランドの形状に対応して定められてお
り、刃先部は多結晶ダイヤモンド層の側面に形成される
。これにより、基板に近い層の微粒ダイヤ部分を刃先と
して利用することができる。[0013] In the polycrystalline diamond tool according to claims 3 and 10, the cutting edge portion is formed at a position within 20 μm from the boundary position between the polycrystalline diamond layer and the base material along the direction perpendicular to the rake face. are doing. The position of this cutting edge is determined according to the shape of the negative land, and the cutting edge is formed on the side surface of the polycrystalline diamond layer. Thereby, the part of the fine diamond particles in the layer close to the substrate can be used as a cutting edge.
【0014】請求項4および請求項11に係る多結晶ダ
イヤモンド工具は、刃先部のチッピングの大きさが0.
5〜5μmに形成されている。これにより、刃立性が向
上し、微細加工を行なうことができる。[0014] In the polycrystalline diamond tools according to claims 4 and 11, the magnitude of chipping at the cutting edge portion is 0.
It is formed to have a thickness of 5 to 5 μm. This improves the sharpness of the edge and enables fine processing.
【0015】請求項5および請求項12に係る多結晶ダ
イヤモンド工具は、基材の厚さは0.1〜1mmに形成
されている。基材の厚さが1mm以上になると切屑の排
出が悪くなり、刃先の溶着が大きくなって仕上面の粗度
が低下する。また、基材の厚さが0.1mm以下ではろ
う付け処理や刃先処理の際に亀裂が生じやすくなる。[0015] In the polycrystalline diamond tool according to claims 5 and 12, the base material has a thickness of 0.1 to 1 mm. When the thickness of the base material is 1 mm or more, the discharge of chips becomes difficult, the welding of the cutting edge increases, and the roughness of the finished surface decreases. Furthermore, if the thickness of the base material is 0.1 mm or less, cracks are likely to occur during brazing treatment or cutting edge treatment.
【0016】請求項6および請求項13に係る多結晶ダ
イヤモンド工具は、基材としてSi、SiC、Si3
N4 、Mo、Wのうちのいずれかの材料から構成され
ている。これらの材料は、多結晶ダイヤモンドと線膨脹
係数が似通っているため、基材と多結晶ダイヤモンド層
との密着性が向上する。[0016] The polycrystalline diamond tool according to claims 6 and 13 uses Si, SiC, Si3 as a base material.
It is made of one of N4, Mo, and W materials. Since these materials have similar linear expansion coefficients to polycrystalline diamond, the adhesion between the base material and the polycrystalline diamond layer is improved.
【0017】請求項7および請求項14に係る多結晶ダ
イヤモンド工具は、多結晶ダイヤモンド層の結晶粒径の
大きさが0.5〜15μmに形成されている。多結晶ダ
イヤモンド層の粒径が15μm以上の場合には靭性が低
下し、刃付時のチッピングが増大するとともに切削時の
刃先欠損が生じやすくなる。また、粒径が0.5μm以
下の場合には耐磨耗性が低下する。[0017] In the polycrystalline diamond tool according to claims 7 and 14, the polycrystalline diamond layer has a crystal grain size of 0.5 to 15 μm. If the grain size of the polycrystalline diamond layer is 15 μm or more, the toughness decreases, chipping increases during cutting, and edge breakage during cutting is likely to occur. Moreover, when the particle size is 0.5 μm or less, the wear resistance decreases.
【0018】請求項15に係る多結晶ダイヤモンド工具
は、多結晶ダイヤモンド層の厚さが0.05〜1mmに
形成されている。この厚さが1mm以上の場合には、該
多結晶ダイヤモンド工具を仕上工具として使用する場合
に磨耗量に対して過剰な厚みとなる。また、この厚みが
0.05mm以下の場合には、ろう付け加工時に結合力
で亀裂が入りやすくなる。[0018] In the polycrystalline diamond tool according to claim 15, the polycrystalline diamond layer has a thickness of 0.05 to 1 mm. If this thickness is 1 mm or more, the thickness will be excessive relative to the amount of wear when the polycrystalline diamond tool is used as a finishing tool. Further, if this thickness is 0.05 mm or less, cracks are likely to occur due to the bonding force during brazing.
【0019】請求項16に係る多結晶ダイヤモンド工具
は、工具支持体として超硬合金または硬のいずれかの材
料を用いている。これにより工具自体の強度を確保する
。[0019] In the polycrystalline diamond tool according to the sixteenth aspect, either cemented carbide or hard material is used as the tool support. This ensures the strength of the tool itself.
【0020】請求項17および請求項18に係る多結晶
ダイヤモンド工具の製造方法は、研削加工を用いて多結
晶ダイヤモンド工具を効率よく製造することができる。[0020] The method for manufacturing a polycrystalline diamond tool according to claims 17 and 18 allows the polycrystalline diamond tool to be efficiently manufactured using grinding.
【0021】[0021]
【実施例】以下に、この発明による多結晶ダイヤモンド
工具の構造および製造方法について図1ないし図6を用
いて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure and manufacturing method of a polycrystalline diamond tool according to the present invention will be explained below with reference to FIGS. 1 to 6.
【0022】まず、図1を参照して、Si、SiC、S
i3 N4、Mo、Wなどの材料のいずれかからなる基
材1の表面上に低圧気相法を用いて多結晶ダイヤモンド
層2を合成する。低圧気相法としては、熱電子放射やプ
ラズマ放電を利用して原料ガスの分解・励起を生じさせ
る方法、あるいは燃焼炎を用いた成膜方法が有効である
。
原料ガスとしては、たとえばメタン、エタン、プロパン
などの炭化水素類、メタノール、エタノールなどのアル
コール類、エステル類などの有機炭素化合物と水素とを
主成分とする混合ガスが一般的に用いられる。これ以外
にはアルゴンなどの不活性ガスや二酸化炭素、水なども
ダイヤモンドの合成反応やその特性を阻害しない範囲内
で原料中に含有されてもかまわない。このような低圧気
相法により、基材1の表面上に多結晶ダイヤモンドの平
均粒径が0.5〜15μmとなるように構成される。First, referring to FIG. 1, Si, SiC, S
i3 A polycrystalline diamond layer 2 is synthesized on the surface of a base material 1 made of any material such as N4, Mo, or W using a low-pressure vapor phase method. As the low-pressure gas phase method, a method in which thermionic radiation or plasma discharge is used to decompose and excite the raw material gas, or a film forming method using a combustion flame is effective. As the raw material gas, a mixed gas whose main components are hydrogen and hydrocarbons such as methane, ethane, and propane, alcohols such as methanol and ethanol, and organic carbon compounds such as esters is generally used. In addition to this, inert gases such as argon, carbon dioxide, water, etc. may also be contained in the raw material within a range that does not inhibit the diamond synthesis reaction or its properties. By such a low-pressure vapor phase method, polycrystalline diamond is formed on the surface of the base material 1 so that the average grain size thereof is 0.5 to 15 μm.
【0023】次に、図2を参照して、たとえばダイヤモ
ンド砥石などを用いて基材1を研削加工して所定の厚み
に形成する。基材1の厚みは0.1〜1mm程度に設定
される。その後、レーザビーム12により基材1および
多結晶ダイヤモンド層2を所定の工具素材形状に沿って
切断する。そして、図3に示されるチップ3が多結晶ダ
イヤモンド工具のチップとなる。なお、多結晶ダイヤモ
ンド層2が比較的厚い場合にはそのまま刃先形成加工を
行ないホールダにクランプして工具として使用すること
ができる。なお、以下説明においては工具支持体に固定
される多結晶ダイヤモンド工具の例について説明をする
。Next, referring to FIG. 2, the base material 1 is ground to a predetermined thickness using, for example, a diamond grindstone. The thickness of the base material 1 is set to about 0.1 to 1 mm. Thereafter, the base material 1 and the polycrystalline diamond layer 2 are cut by the laser beam 12 along a predetermined tool material shape. The tip 3 shown in FIG. 3 becomes the tip of a polycrystalline diamond tool. Note that if the polycrystalline diamond layer 2 is relatively thick, it can be used as a tool by directly forming a cutting edge and clamping it in a holder. In the following description, an example of a polycrystalline diamond tool fixed to a tool support will be described.
【0024】図4を参照して、多結晶ダイヤモンド層2
の結晶成長表面が接合面となるように工具支持体4に対
してろう付部5を介して固定される。そして、基材1の
上面は工具のすくい面6を構成する。なお、工具支持体
4としては超硬合金あるいは鋼などが用いられる。Referring to FIG. 4, polycrystalline diamond layer 2
It is fixed to the tool support 4 via the brazing part 5 so that the crystal growth surface of the tool becomes the bonding surface. The upper surface of the base material 1 constitutes the rake surface 6 of the tool. Note that the tool support 4 is made of cemented carbide, steel, or the like.
【0025】さらに、図5を参照して、ダイヤモンド砥
石などを用いた研削加工により多結晶ダイヤモンド層2
の側面が所定の形状に研削加工される。これにより工具
の逃げ面7が形成される。Further, referring to FIG. 5, polycrystalline diamond layer 2 is polished by grinding using a diamond grindstone or the like.
The side surface is ground into a predetermined shape. This forms the flank surface 7 of the tool.
【0026】さらに、図6を参照して、研削加工により
すくい面6および逃げ面7の交叉部近傍をネガランド処
理をしてネガランド10を形成する。一般に、この研削
加工により新たに形成された斜面をランド部11と称し
、ネガランド10の形状はこのランド部11とすくい面
6とのなす角度θと図示した記号L1で表わされる幅に
よって規定される。そして、このネガランド部の角度θ
は2〜20゜、幅L1 は0.3〜3mmが好ましい。
さらに、ランド部11と逃げ面7との交線に沿って形成
される刃先部8は、その位置L2 が20μm以内にあ
ることが好ましい。なお、この位置L2 はネガランド
10の形成角度θに対応して規定される。Further, referring to FIG. 6, the vicinity of the intersection of the rake face 6 and flank face 7 is subjected to a negative land treatment by grinding to form a negative land 10. Generally, the slope newly formed by this grinding process is called the land portion 11, and the shape of the negative land 10 is defined by the angle θ between the land portion 11 and the rake face 6, and the width represented by the symbol L1 shown in the figure. . And the angle θ of this negative land part
is preferably 2 to 20 degrees, and the width L1 is preferably 0.3 to 3 mm. Further, it is preferable that the position L2 of the cutting edge portion 8 formed along the intersection line between the land portion 11 and the flank surface 7 is within 20 μm. Note that this position L2 is defined corresponding to the forming angle θ of the negative land 10.
【0027】このような工程により形成される多結晶ダ
イヤモンド工具は、その刃先部8に生じるチッピングが
0.5〜5μmに抑制することができる。なお、図7に
示すように、刃先部8に形成されるチッピング9の大き
さは刃先部8から各々逃げ面7およびランド部11に沿
って生じる切欠の長さX1 、X2 のうち大きいほう
の値を用いて表わす。このように、刃先部8のチッピン
グを小さくすることができるのは、まず図5に示す逃げ
面7の加工工程において、基材1が多結晶ダイヤモンド
層2を被覆していることによって逃げ面7の上端部が研
磨により切欠かれるのを防止することができることによ
る。
さらに、図6に示すネガランド処理工程において、基材
1が所定の厚さに研削加工されているため、微粒のダイ
ヤモンド砥石を用いてネガランド処理を行なうことがで
きることによる。微粒のダイヤモンド砥石を用いれば、
刃先形成時のチッピングの発生を抑制することができる
。[0027] In the polycrystalline diamond tool formed by such a process, chipping occurring at the cutting edge portion 8 can be suppressed to 0.5 to 5 μm. As shown in FIG. 7, the size of the chipping 9 formed on the cutting edge 8 is determined by the larger of the lengths X1 and Expressed using a value. As described above, chipping of the cutting edge portion 8 can be reduced because the base material 1 is coated with the polycrystalline diamond layer 2 in the machining process of the flank surface 7 shown in FIG. This is because it is possible to prevent the upper end of the holder from being notched due to polishing. Furthermore, in the negative land treatment step shown in FIG. 6, since the base material 1 is ground to a predetermined thickness, the negative land treatment can be performed using a fine diamond grindstone. If you use a fine diamond grindstone,
It is possible to suppress the occurrence of chipping when forming the cutting edge.
【0028】次に、具体的な実施例について説明する。
(実施例1)マイクロ波プラズマCVD(Chemic
al Vapor Deposition )法により
、厚さ2mmのSi基板上に以下の条件で多結晶ダイヤ
モンド層を10時間合成した。Next, a concrete example will be explained. (Example 1) Microwave plasma CVD (Chemical
A polycrystalline diamond layer was synthesized on a 2 mm thick Si substrate for 10 hours under the following conditions using the Al Vapor Deposition method.
【0029】
その結果、平均結晶粒径が5μmで、厚さが0.2
mmの多結晶ダイヤモンドを回収することができた。基
材の厚さを研削加工により0.5mmにして、これを工
具素材とした。この工具素材を、多結晶ダイヤモンド層
の成長面側が接合面となるように超硬合金性のシャンク
とろう付け接合を行なった。その後、#800のダイヤ
モンド砥石を用いて、スローアウェイチップ(型番:S
PGN120304)を作製した。さらに、このチップ
のすくい面側に位置するSi基材に角度10゜、幅2.
8mmの形状のネガランドを形成し、すくい面に垂直な
方向に多結晶ダイヤモンド層とSi基材の界面から5μ
mの位置に多結晶ダイヤモンド層を露出させて刃先部を
形成した。最終的に得られたスローアウェイチップ(A
)は、刃先のチッピングが5μmと良好であり、また刃
付に要した時間は5分であった。As a result, the average crystal grain size was 5 μm and the thickness was 0.2 μm.
It was possible to recover polycrystalline diamond of mm. The thickness of the base material was reduced to 0.5 mm by grinding, and this was used as a tool material. This tool material was brazed to a cemented carbide shank so that the growth surface of the polycrystalline diamond layer served as the joint surface. After that, use a #800 diamond whetstone to grind the indexable tip (model number: S).
PGN120304) was produced. Furthermore, an angle of 10 degrees and a width of 2.
A negative land with a shape of 8 mm was formed, and a 5μ
A cutting edge portion was formed by exposing a polycrystalline diamond layer at position m. The finally obtained indexable tip (A
), the chipping of the cutting edge was good at 5 μm, and the time required for cutting was 5 minutes.
【0030】比較として、基材のSiを酸処理で溶解・
除去して得られた多結晶ダイヤモンド層のみを工具素材
としチップを作成した。なお、工具素材と超硬合金性の
工具部材とのろう付けは、多結晶ダイヤモンド層の基材
側の面が接合面となるように行なった。そして、上記の
チップ(A)の刃先と同じ品質になるように刃付加工の
条件を選定したところ、#2000のダイヤモンド砥石
を使用すればよいことが明らかとなった。このチップ(
B)の刃付に要した時間は30分であった。For comparison, the base material Si was dissolved and
A chip was made using only the removed polycrystalline diamond layer as a tool material. The tool material and the cemented carbide tool member were brazed so that the surface of the polycrystalline diamond layer on the base material side served as the joint surface. Then, when the conditions for sharpening were selected so that the quality of the cutting edge was the same as that of the tip (A), it became clear that a #2000 diamond grindstone could be used. This chip (
The time required for cutting B) was 30 minutes.
【0031】これらのスローアウェイチップの仕上用工
具としての性能評価を以下の条件で行なった。The performance of these indexable tips as finishing tools was evaluated under the following conditions.
【0032】(切削条件)
被削材 :AC4C−T6(Al−7%Si)丸
棒(Al:アルミニウム)
切削速度 :500m/min
切り込み量:0.2mm
送り速度 :0.1mm/rev.
冷却液 :水溶性油剤
(評価方法)
5分および60分切削後の被削面粗度の比較その結果、
表1に示したように、本発明の工具(A)は従来の方法
による工具(B)に比べて製造時間の短縮が可能となり
、コストの大幅な低減が可能となる。さらに、その工具
性能は、遜色なく、良好な被削面が得られることが明ら
かとなった。(Cutting conditions) Work material: AC4C-T6 (Al-7%Si) round bar (Al: aluminum) Cutting speed: 500 m/min Depth of cut: 0.2 mm Feed rate: 0.1 mm/rev. Coolant: Water-soluble oil (evaluation method) Comparison of work surface roughness after 5 and 60 minutes of cutting.
As shown in Table 1, the tool (A) of the present invention can be manufactured in a shorter manufacturing time than the tool (B) manufactured by the conventional method, and can significantly reduce costs. Furthermore, it became clear that the tool performance was comparable and that a good machined surface could be obtained.
【0033】[0033]
【表1】[Table 1]
【0034】[0034]
【発明の効果】このように、本発明による多結晶ダイヤ
モンド工具は、工具素材として多結晶ダイヤモンド層と
基材との積層体を用い、ネガランド処理を行なって刃先
部を形成するように構成したため、研削加工による刃先
加工において刃先部にチッピングが生じるのを抑制する
ことができる。また、基材を用いてすくい面を構成する
ようにしたので、基材除去のための工程を省略すること
ができ、製造工程が簡略化、短縮化でき、加工効率の向
上により低コストの多結晶ダイヤモンド工具を製造する
ことができる。[Effects of the Invention] As described above, the polycrystalline diamond tool according to the present invention uses a laminate of a polycrystalline diamond layer and a base material as the tool material, and is configured so that the cutting edge portion is formed by negative land treatment. It is possible to suppress the occurrence of chipping at the cutting edge portion during cutting edge processing by grinding. In addition, since the rake face is constructed using the base material, the process for removing the base material can be omitted, making it possible to simplify and shorten the manufacturing process. Crystalline diamond tools can be manufactured.
【図1】この発明による多結晶ダイヤモンド工具の製造
工程を示す第1工程図である。FIG. 1 is a first process diagram showing the manufacturing process of a polycrystalline diamond tool according to the present invention.
【図2】この発明の多結晶ダイヤモンド工具の製造工程
を示す第2工程図である。FIG. 2 is a second process diagram showing the manufacturing process of the polycrystalline diamond tool of the present invention.
【図3】この発明の多結晶ダイヤモンド工具の製造工程
を示す第3工程図である。FIG. 3 is a third process diagram showing the manufacturing process of the polycrystalline diamond tool of the present invention.
【図4】この発明の多結晶ダイヤモンド工具の製造工程
を示す第4工程図である。FIG. 4 is a fourth process diagram showing the manufacturing process of the polycrystalline diamond tool of the present invention.
【図5】この発明の多結晶ダイヤモンド工具の製造工程
を示す第5工程図である。FIG. 5 is a fifth process diagram showing the manufacturing process of the polycrystalline diamond tool of the present invention.
【図6】この発明の多結晶ダイヤモンド工具の製造工程
を示す第6工程図である。FIG. 6 is a sixth process diagram showing the manufacturing process of the polycrystalline diamond tool of the present invention.
【図7】この発明のスローアウェイチップの刃先部の拡
大斜視図である。FIG. 7 is an enlarged perspective view of the cutting edge portion of the indexable tip of the present invention.
【図8】従来の多結晶ダイヤモンド工具の刃先部分の部
分断面図である。FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the cutting edge portion of a conventional polycrystalline diamond tool.
1 基材 2 多結晶ダイヤモンド層 3 チップ 4 工具支持体 5 ろう付部 6 すくい面 7 逃げ面 8 刃先部 9 チッピング 10 ネガランド 11 ランド部 12 レーザ 1 Base material 2 Polycrystalline diamond layer 3 Chip 4 Tool support 5 Brazing part 6 Rake face 7 Relief surface 8 Blade tip part 9 Chipping 10 Negaland 11 Land part 12 Laser
Claims (18)
低圧気相法より合成された多結晶ダイヤモンド層との積
層体からなる多結晶ダイヤモンド工具であって、前記基
材の裏面を工具のすくい面とし、前記多結晶ダイヤモン
ド層の側面を工具の逃げ面とし、前記すくい面と前記逃
げ面との間にネガランドを形成することにより前記多結
晶ダイヤモンド層の前記側面に工具の刃先部を形成した
ことを特徴とする、多結晶ダイヤモンド工具。1. A polycrystalline diamond tool comprising a laminate of a thin plate-like base material and a polycrystalline diamond layer synthesized on the surface of the base material by a low-pressure vapor phase method, wherein the back surface of the base material is the rake surface of the tool, the side surface of the polycrystalline diamond layer is the flank surface of the tool, and a negative land is formed between the rake surface and the flank surface, so that the cutting edge of the tool is attached to the side surface of the polycrystalline diamond layer. A polycrystalline diamond tool characterized by having a part formed therein.
る角度が2゜以上20゜以下であり、幅が0.3mm以
上3mm以下に形成されている、請求項1に記載の多結
晶ダイヤモンド工具。2. The polycrystalline diamond tool according to claim 1, wherein the negative land has an angle of 2° or more and 20° or less with respect to the rake face, and a width of 0.3 mm or more and 3 mm or less.
に形成された刃先部は、前記多結晶ダイヤモンド層と前
記基材との境界位置から前記すくい面に直交する方向に
沿って20μm以内の位置に形成されている、請求項1
または2に記載の多結晶ダイヤモンド工具。3. The cutting edge portion formed on the side surface of the polycrystalline diamond layer is located within 20 μm from the boundary between the polycrystalline diamond layer and the base material along the direction perpendicular to the rake face. Claim 1 is formed.
Or the polycrystalline diamond tool described in 2.
.5μm以上5μm以下である、請求項1ないし請求項
3のいずれかに記載の多結晶ダイヤモンド工具。[Claim 4] The magnitude of chipping at the cutting edge portion is 0.
.. The polycrystalline diamond tool according to any one of claims 1 to 3, which has a diameter of 5 μm or more and 5 μm or less.
m以下である、請求項1ないし請求項4のいずれかに記
載の多結晶ダイヤモンド工具。5. The thickness of the base material is 0.1 mm or more and 1 m.
The polycrystalline diamond tool according to any one of claims 1 to 4, wherein the polycrystalline diamond tool has a diameter of less than m.
N4 、Mo、Wのうちいずれか1つの材料からなる、
請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の多結晶ダイ
ヤモンド工具。6. The base material is Si, SiC, Si3
Made of any one of N4, Mo, and W,
A polycrystalline diamond tool according to any one of claims 1 to 5.
の大きさが0.5μm以上15μm以下である、請求項
1ないし請求項6のいずれかに記載の多結晶ダイヤモン
ド工具。7. The polycrystalline diamond tool according to claim 1, wherein the crystal grain size of the polycrystalline diamond layer is 0.5 μm or more and 15 μm or less.
低圧気相法により合成された多結晶ダイヤモンド層との
積層体からなる工具素材と、前記工具素材を支持する工
具支持体とを有する多結晶ダイヤモンド工具であって、
前記基材の裏面を工具のすくい面とし、前記多結晶ダイ
ヤモンド層の成長表面を前記工具支持体との接合面とし
、前記多結晶ダイヤモンド層の側面を工具の逃げ面とし
、前記すくい面と前記逃げ面との間にネガランドを形成
することにより前記多結晶ダイヤモンド層の前記側面に
工具の刃先部を形成したことを特徴とする、多結晶ダイ
ヤモンド工具。8. A tool material comprising a laminate of a thin plate-like base material and a polycrystalline diamond layer synthesized on the surface of the base material by a low-pressure vapor phase method, and a tool support for supporting the tool material. A polycrystalline diamond tool having:
The back surface of the base material is the rake surface of the tool, the growth surface of the polycrystalline diamond layer is the joint surface with the tool support, the side surface of the polycrystalline diamond layer is the flank surface of the tool, and the rake surface and the A polycrystalline diamond tool, characterized in that a cutting edge portion of the tool is formed on the side surface of the polycrystalline diamond layer by forming a negative land between the polycrystalline diamond layer and the flank surface.
る角度が2゜以上20゜以下であり、幅が0.3mm以
上3mm以下に形成されている、請求項8に記載の多結
晶ダイヤモンド工具。9. The polycrystalline diamond tool according to claim 8, wherein the negative land has an angle of 2° or more and 20° or less with respect to the rake face, and a width of 0.3 mm or more and 3 mm or less.
面に形成された刃先部は、前記多結晶ダイヤモンド層と
前記基材との境界位置から前記すくい面に直交する方向
に沿って20μm以内の位置に形成されている、請求項
8または請求項9に記載の多結晶ダイヤモンド工具。10. The cutting edge portion formed on the side surface of the polycrystalline diamond layer is located at a position within 20 μm from the boundary position between the polycrystalline diamond layer and the base material along the direction perpendicular to the rake face. A polycrystalline diamond tool according to claim 8 or 9, wherein the tool is formed of a polycrystalline diamond tool.
0.5μm以上5μm以下である、請求項8ないし請求
項10のいずれかに記載の多結晶ダイヤモンド工具。11. The polycrystalline diamond tool according to claim 8, wherein the size of chipping at the cutting edge is 0.5 μm or more and 5 μm or less.
1mm以下である、請求項8ないし請求項11のいずれ
かに記載の多結晶ダイヤモンド工具。12. The polycrystalline diamond tool according to claim 8, wherein the thickness of the base material is 0.1 mm or more and 1 mm or less.
N4 、Mo、Wのうちいずれか1つの材料からなる
、請求項8ないし請求項12のいずれかに記載の多結晶
ダイヤモンド工具。13. The base material is Si, SiC, Si3
The polycrystalline diamond tool according to any one of claims 8 to 12, comprising any one of N4, Mo, and W.
径の大きさが0.5μm以上15μm以下である、請求
項8ないし請求項13のいずれかに記載の多結晶ダイヤ
モンド工具。14. The polycrystalline diamond tool according to claim 8, wherein the crystal grain size of the polycrystalline diamond layer is 0.5 μm or more and 15 μm or less.
0.05μm以上1μm以下である、請求項8ないし請
求項14のいずれかに記載の多結晶ダイヤモンド工具。15. The polycrystalline diamond tool according to claim 8, wherein the polycrystalline diamond layer has a thickness of 0.05 μm or more and 1 μm or less.
のいずれかからなる、請求項8ないし請求項15のいず
れかに記載の多結晶ダイヤモンド工具。16. A polycrystalline diamond tool according to any one of claims 8 to 15, wherein the tool support is made of either cemented carbide or steel.
層体からなる多結晶ダイヤモンド工具の製造方法であっ
て、前記基材の表面上に低圧気相法により前記多結晶ダ
イヤモンド層を合成する工程と、前記基材を所定の厚さ
に研磨して工具のすくい面を形成する工程と、前記多結
晶ダイヤモンド層の側面に工具の逃げ面を形成する工程
と、前記すくい面と前記逃げ面との間にネガランドを形
成する工程とを備えた、多結晶ダイヤモンド工具の製造
方法。17. A method for producing a polycrystalline diamond tool comprising a laminate of a base material and a polycrystalline diamond layer, the step of synthesizing the polycrystalline diamond layer on the surface of the base material by a low-pressure vapor phase method. a step of polishing the base material to a predetermined thickness to form a rake face of the tool; a step of forming a flank face of the tool on the side surface of the polycrystalline diamond layer; and forming a negative land during the manufacturing process.
層体からなる工具素材を工具支持体に接合して形成され
た多結晶ダイヤモンド工具の製造方法であって、前記基
材の表面上に低圧気相法により前記多結晶ダイヤモンド
層を合成する工程と、前記基材を所定の厚さに研磨して
工具のすくい面を形成する工程と、前記多結晶ダイヤモ
ンド層の成長表面が接合面となるように前記工具素材を
前記工具支持体に接合する工程と、前記多結晶ダイヤモ
ンド層の側面に工具の逃げ面を形成する工程と、前記す
くい面と前記逃げ面との間にネガランドを形成する工程
とを備えた、多結晶ダイヤモンド工具の製造方法。18. A method for manufacturing a polycrystalline diamond tool formed by bonding a tool material consisting of a laminate of a base material and a polycrystalline diamond layer to a tool support, the method comprising: applying a low pressure on the surface of the base material; A step of synthesizing the polycrystalline diamond layer by a vapor phase method, a step of polishing the base material to a predetermined thickness to form a rake face of the tool, and a growth surface of the polycrystalline diamond layer becomes a bonding surface. a step of joining the tool material to the tool support, a step of forming a flank surface of the tool on the side surface of the polycrystalline diamond layer, and a step of forming a negative land between the rake surface and the flank surface. A method for manufacturing a polycrystalline diamond tool, comprising:
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---|---|---|---|
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JPH04250906A true JPH04250906A (en) | 1992-09-07 |
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