JPH07251301A - Ｃｖｄダイヤモンドの切削工具 - Google Patents
Ｃｖｄダイヤモンドの切削工具Info
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- JPH07251301A JPH07251301A JP7041882A JP4188295A JPH07251301A JP H07251301 A JPH07251301 A JP H07251301A JP 7041882 A JP7041882 A JP 7041882A JP 4188295 A JP4188295 A JP 4188295A JP H07251301 A JPH07251301 A JP H07251301A
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
- B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
- B23B27/18—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing
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- B23D35/001—Tools for shearing machines or shearing devices; Holders or chucks for shearing tools cutting members
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
- Milling Processes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＣＶＤダイヤモンド皮膜を使用した切削工具
において、長期間の使用でも表面近くのクラック等によ
る磨耗の発生が少ない切削工具を提供する。 【構成】 切削用エッジを有し、切削用エッジから広が
る全体的な平面の中にレーキフェースを有する、多結晶
ダイヤモンドの切削用部材を含む切削工具であって、前
記切削用部材は、少なくとも切削用エッジに近い領域
に、レーキフェースの全体的な平面に垂直でない全体的
な方向に伸びる結晶粒界を有する切削工具である。好ま
しくは、切削用部材は、化学蒸着したダイヤモンドであ
り、その厚さが少なくとも約５０μｍである。切削工具
は平形又は丸形のいずれでもよい。
において、長期間の使用でも表面近くのクラック等によ
る磨耗の発生が少ない切削工具を提供する。 【構成】 切削用エッジを有し、切削用エッジから広が
る全体的な平面の中にレーキフェースを有する、多結晶
ダイヤモンドの切削用部材を含む切削工具であって、前
記切削用部材は、少なくとも切削用エッジに近い領域
に、レーキフェースの全体的な平面に垂直でない全体的
な方向に伸びる結晶粒界を有する切削工具である。好ま
しくは、切削用部材は、化学蒸着したダイヤモンドであ
り、その厚さが少なくとも約５０μｍである。切削工具
は平形又は丸形のいずれでもよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、切削工具に関
し、より詳しくは、切削部材として化学蒸着（ＣＶＤ）
ダイヤモンド皮膜を使用した工具に関する。
し、より詳しくは、切削部材として化学蒸着（ＣＶＤ）
ダイヤモンド皮膜を使用した工具に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】特定の
用途又は長寿命の切削工具は一般に複合タイプであり、
１つの材料の非常に硬質の切削部材が、より軟質の下地
材料を用いたホルダーに支持される。このような複合構
造は、旋盤用の切削工具のような平面的工具、ドリル、
ビット、リーマー、エンドミルのような丸形工具に使用
される。各々の場合において、切削部材は、機械加工す
べき工作物に切削エッジ、側面、傾斜面を提供するよう
にホルダーに固定される。切削操作の過程において、フ
ランクフェースを工作物の表面に押しつけ、フランクフ
ェースは工作物の表面とほぼ平行に動く。切削工具に一
般に使用される材料の例には工具鋼、炭化タングステ
ン、セラミック、サファイア、ダイヤモンドがある。下
地材料として一般に使用される材料の例には工作鋼、炭
化タングステン、セラミック等がある。フランクフェー
スは、ほぼ工作物に対する工具の動きの方向に切削エッ
ジから延びる切削工具のエンドフェースであると一般に
考えられ、ここで、この方向からの若干の偏差は、クリ
アランスの目的で提供される。レーキフェースは、フラ
ンクフェースから切削エッジの他の側への工具の面であ
り、場合によりこれも「切削面」と称される。
用途又は長寿命の切削工具は一般に複合タイプであり、
１つの材料の非常に硬質の切削部材が、より軟質の下地
材料を用いたホルダーに支持される。このような複合構
造は、旋盤用の切削工具のような平面的工具、ドリル、
ビット、リーマー、エンドミルのような丸形工具に使用
される。各々の場合において、切削部材は、機械加工す
べき工作物に切削エッジ、側面、傾斜面を提供するよう
にホルダーに固定される。切削操作の過程において、フ
ランクフェースを工作物の表面に押しつけ、フランクフ
ェースは工作物の表面とほぼ平行に動く。切削工具に一
般に使用される材料の例には工具鋼、炭化タングステ
ン、セラミック、サファイア、ダイヤモンドがある。下
地材料として一般に使用される材料の例には工作鋼、炭
化タングステン、セラミック等がある。フランクフェー
スは、ほぼ工作物に対する工具の動きの方向に切削エッ
ジから延びる切削工具のエンドフェースであると一般に
考えられ、ここで、この方向からの若干の偏差は、クリ
アランスの目的で提供される。レーキフェースは、フラ
ンクフェースから切削エッジの他の側への工具の面であ
り、場合によりこれも「切削面」と称される。
【０００３】ダイヤモンドは非常に硬く、重要なタイプ
の化学的腐食に耐えるため、多くの用途について究極的
な切削工具用材料と考えられている。このダイヤモンド
は、多結晶ダイヤモンド（ＰＶＤ）とも称され、コバル
トマトリックスに支持されたダイヤモンドの微細結晶か
らなる目の詰まったダイヤモンド物質の形態でよい。ま
た、天然ダイヤモンド又はＣＶＤダイヤモンド皮膜であ
ってもよく、この両者はＰＣＤ材料より硬くて多くの用
途において良好な性能を示すが、この理由は、ＰＣＤ材
料のバインダーが工具の摩擦を高め、化学的・熱的な安
定性を下げ、工作物の汚染物として作用することがある
ためである。ダイヤモンド皮膜は、天然ダイヤモンドで
あれば不可能ではないにせよ非常に難しい寸法形状に作
成することができるといった点で、天然ダイヤモンドに
ない長所がある。例えば、切削工具のチップとしてのホ
ルダーに結合する自立型の多結晶の平らなウエハー状に
作成することができる。また、厚め皮膜又は薄め皮膜と
して工具ホルダー上に直接堆積させることができる。こ
の概念において、薄め皮膜は自立するには薄すぎる皮膜
であり、厚さは一般に約３０μｍ以下のレベルである。
の化学的腐食に耐えるため、多くの用途について究極的
な切削工具用材料と考えられている。このダイヤモンド
は、多結晶ダイヤモンド（ＰＶＤ）とも称され、コバル
トマトリックスに支持されたダイヤモンドの微細結晶か
らなる目の詰まったダイヤモンド物質の形態でよい。ま
た、天然ダイヤモンド又はＣＶＤダイヤモンド皮膜であ
ってもよく、この両者はＰＣＤ材料より硬くて多くの用
途において良好な性能を示すが、この理由は、ＰＣＤ材
料のバインダーが工具の摩擦を高め、化学的・熱的な安
定性を下げ、工作物の汚染物として作用することがある
ためである。ダイヤモンド皮膜は、天然ダイヤモンドで
あれば不可能ではないにせよ非常に難しい寸法形状に作
成することができるといった点で、天然ダイヤモンドに
ない長所がある。例えば、切削工具のチップとしてのホ
ルダーに結合する自立型の多結晶の平らなウエハー状に
作成することができる。また、厚め皮膜又は薄め皮膜と
して工具ホルダー上に直接堆積させることができる。こ
の概念において、薄め皮膜は自立するには薄すぎる皮膜
であり、厚さは一般に約３０μｍ以下のレベルである。
【０００４】切削部材として使用するＣＶＤダイヤモン
ド皮膜は、傑出した特性を有していても、その材料は長
期間の使用の後に磨耗を示す。損傷のメカニズムは、ダ
イヤモンドの破壊強度を超える引張応力がレーキフェー
スに発生するためと考えられる。その結果、その材料は
フランクフェースから脱離する。一般に、この現象は、
切削している工作物材料中の硬い塊が切削用エッジのご
く近くのレーキフェースに衝突し、一般にレーキフェー
スの平面内のレーキフェースに局部的な応力を生成した
ときに起きるのであろう。表面近くの傷の箇所で、これ
らの引張応力はクラックを発生させ、その先に伝搬して
結果的に切削工具の端部から小さなチップを壊して除
く。
ド皮膜は、傑出した特性を有していても、その材料は長
期間の使用の後に磨耗を示す。損傷のメカニズムは、ダ
イヤモンドの破壊強度を超える引張応力がレーキフェー
スに発生するためと考えられる。その結果、その材料は
フランクフェースから脱離する。一般に、この現象は、
切削している工作物材料中の硬い塊が切削用エッジのご
く近くのレーキフェースに衝突し、一般にレーキフェー
スの平面内のレーキフェースに局部的な応力を生成した
ときに起きるのであろう。表面近くの傷の箇所で、これ
らの引張応力はクラックを発生させ、その先に伝搬して
結果的に切削工具の端部から小さなチップを壊して除
く。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明にし
たがうと、柱状粒子がレーキフェースに実質的に垂直で
ないようにＣＶＤダイヤモンド皮膜の切削部材を作成す
る。このことは、切削部材の損傷抵抗を顕著に改良す
る。ＣＶＤによって成長したダイヤモンドにおいて、そ
の成長は主として垂直な柱状構造を有し、粒界は一般に
成長用基材に垂直に走る。これらの粒界は、得られた皮
膜の構造的な弱点となる。このようなＣＶＤ物質におい
て、欠陥は粒界と関係し、欠陥の主要寸法は通常は柱の
方向にある。欠陥の主要寸法に垂直な引張応力は、クラ
ックを最も発生させ易い。この破損は粒界がレーキフェ
ースに垂直でなけれは発生の可能性が低い。
たがうと、柱状粒子がレーキフェースに実質的に垂直で
ないようにＣＶＤダイヤモンド皮膜の切削部材を作成す
る。このことは、切削部材の損傷抵抗を顕著に改良す
る。ＣＶＤによって成長したダイヤモンドにおいて、そ
の成長は主として垂直な柱状構造を有し、粒界は一般に
成長用基材に垂直に走る。これらの粒界は、得られた皮
膜の構造的な弱点となる。このようなＣＶＤ物質におい
て、欠陥は粒界と関係し、欠陥の主要寸法は通常は柱の
方向にある。欠陥の主要寸法に垂直な引張応力は、クラ
ックを最も発生させ易い。この破損は粒界がレーキフェ
ースに垂直でなけれは発生の可能性が低い。
【０００６】下記に説明する切削工具は、或る種類の支
持体、例えば工具ホルダー又は工具ホルダー上に装着す
べき工具インサートに固定されたＣＶＤダイヤモンド材
料の切削工具を有するタイプである。支持体は或る下地
材料で作成し、これは金属、セラミック、金属複合材
料、又は意図する用途に適する他の材料でよい。切削用
チップを固定する仕方は、充分な安定性を提供する任意
の手段でよい。具体的な態様として、ダイヤモンドは、
破壊の危険なしに安全に取り扱えるためには、少なくと
も約３０μｍ（マイクロメートル）の厚さであるべきで
ある。より一般には数１００μｍの厚さである。支持体
にダイヤモンドを固定するに特に効果的な仕方は、重量
で７４％の銀、２４％の銅、及び２％の金属組成を有す
る市販の反応性ブレイス材料（例、米国ニューヨーク州
の Handy and Harmon 社より）を用いるろう付けであ
る。各々の切削工具の切削用チップは切削用エッジとフ
ランクフェースを有し、一般にフランクフェースは、切
削工具の使用中の工作物と切削用エッジの間の相対的な
動きの方向にそって広がる。ここで、フランクフェース
はかなりのクリヤランス角を有することがあるため、フ
ランクフェースはその方向に広がらない場合があること
が分かる。同様に、レーキフェースもレーキ角の提供に
より、工作物表面に正確に垂直ではないことがある。
持体、例えば工具ホルダー又は工具ホルダー上に装着す
べき工具インサートに固定されたＣＶＤダイヤモンド材
料の切削工具を有するタイプである。支持体は或る下地
材料で作成し、これは金属、セラミック、金属複合材
料、又は意図する用途に適する他の材料でよい。切削用
チップを固定する仕方は、充分な安定性を提供する任意
の手段でよい。具体的な態様として、ダイヤモンドは、
破壊の危険なしに安全に取り扱えるためには、少なくと
も約３０μｍ（マイクロメートル）の厚さであるべきで
ある。より一般には数１００μｍの厚さである。支持体
にダイヤモンドを固定するに特に効果的な仕方は、重量
で７４％の銀、２４％の銅、及び２％の金属組成を有す
る市販の反応性ブレイス材料（例、米国ニューヨーク州
の Handy and Harmon 社より）を用いるろう付けであ
る。各々の切削工具の切削用チップは切削用エッジとフ
ランクフェースを有し、一般にフランクフェースは、切
削工具の使用中の工作物と切削用エッジの間の相対的な
動きの方向にそって広がる。ここで、フランクフェース
はかなりのクリヤランス角を有することがあるため、フ
ランクフェースはその方向に広がらない場合があること
が分かる。同様に、レーキフェースもレーキ角の提供に
より、工作物表面に正確に垂直ではないことがある。
【０００７】成長用基材表面にほぼ垂直な方向を有する
縦の柱のＣＶＤダイヤモンドの成長は従来技術で知られ
ており、例えば文献「標題："Crystal Growth by DC Pl
asmaJet CVD",著者：Ken-Ichi Sasaki ら、於：in Proc
eedings of the Second International Conference of
New Diamond Science and Technology, 1990, pp.485-4
90 」にで議論されている。柱を形成するダイヤモンド
粒子と粒界は、その方向に若干不規則である。しかしな
がら、ダイヤモンド皮膜の横断面の目視検査は、それら
の形態に全体的な方向があることを明らかに示す。この
全体的な方向のより実験的な測定は、現れたサンプルの
結晶粒子についての長軸の方向を特定し、そのベクトル
の総和を求めることによって行うことができる。ここ
で、当業者がそのような結晶形態の全体的方向を測定す
るには、目視による方法が一般的である。切削用チップ
の用途のための材料の使用は、切削部材のスラブを作成
し、炭化タングステンのような他の材料の切削用チップ
を装着すると同様にして装着するために、それを面に垂
直（鉛直）な方向に切り出すように論理的に提案されて
いた。しかしながら、このことは、切削する力が粒界と
平行な粒界の向きに帰着し、このため、切削の際に切削
部材のフランクフェースから個々の結晶又は結晶の群を
取り出すに抵抗する切削部材の性能を減じることにな
る。
縦の柱のＣＶＤダイヤモンドの成長は従来技術で知られ
ており、例えば文献「標題："Crystal Growth by DC Pl
asmaJet CVD",著者：Ken-Ichi Sasaki ら、於：in Proc
eedings of the Second International Conference of
New Diamond Science and Technology, 1990, pp.485-4
90 」にで議論されている。柱を形成するダイヤモンド
粒子と粒界は、その方向に若干不規則である。しかしな
がら、ダイヤモンド皮膜の横断面の目視検査は、それら
の形態に全体的な方向があることを明らかに示す。この
全体的な方向のより実験的な測定は、現れたサンプルの
結晶粒子についての長軸の方向を特定し、そのベクトル
の総和を求めることによって行うことができる。ここ
で、当業者がそのような結晶形態の全体的方向を測定す
るには、目視による方法が一般的である。切削用チップ
の用途のための材料の使用は、切削部材のスラブを作成
し、炭化タングステンのような他の材料の切削用チップ
を装着すると同様にして装着するために、それを面に垂
直（鉛直）な方向に切り出すように論理的に提案されて
いた。しかしながら、このことは、切削する力が粒界と
平行な粒界の向きに帰着し、このため、切削の際に切削
部材のフランクフェースから個々の結晶又は結晶の群を
取り出すに抵抗する切削部材の性能を減じることにな
る。
【０００８】
【実施例】図１は、工作物102 の切削プロセスにおける
本発明の１つの態様にしたがった新規な平型切削工具10
0 を示す。切削工具100 は、例えば炭化タングステンの
下地材料のチップ支持体104 を含む。ダイヤモンド皮膜
のスラブの形状の切削用チップ106 が、前記のような反
応性ブレイズ108 の手段によってチップ支持体104に固
定されている。支持体104 に対するチップ106 の向き
は、ダイヤモンド皮膜が堆積した基材上でのダイヤモン
ド皮膜の向きと反対である。即ち、堆積の際の成長用表
面であったスラブのチップ面106 が露出したレーキフェ
ース表面110 である。特定の成長条件において、柱の成
長が成長用基材面に垂直でないダイヤモンド皮膜を得る
ことが可能であると経験されている。このことは、図１
に示すような切削用チップ106 の片において、その下面
118 と上面120 に垂直な方向から粒界112 が好ましい方
向に傾いたダイヤモンド皮膜の成長を可能にする。この
ような垂直でない粒界のダイヤモンド皮膜の製造条件は
公知であり、例えば上記の文献「標題："Crystal Growt
h by DC Plasma Jet CVD",著者：Ken-Ichi Sasakiら」
にも記載されている。チップ106 の粒界112 は、レーキ
フェースの全体的な平面の垂線に対してゼロではない角
度「ａ」の全体的な方向に配向しているように示されて
いる。用語として形態の「全体的な方向」は、形態の個
々の方向のベクトルの合計に最も近い方向を意味するも
のとし、この場合は粒界である。用語として表面の「全
体的な平面」は、表面の全部の箇所の位置に最も近い平
面を意味するものとし、この場合はレーキフェースの表
面である。切削工具100 はこのようなタイプの従来の切
削工具、即ち粒界の全体的な方向がチップ106 の厚さ方
向にそっており、切削工具の大きいほうの面に垂直でレ
ーキフェースの全体的な平面の垂線にほぼ平行なタイプ
とは相違する。従来技術の切削工具では、「ａ」はゼロ
である。
本発明の１つの態様にしたがった新規な平型切削工具10
0 を示す。切削工具100 は、例えば炭化タングステンの
下地材料のチップ支持体104 を含む。ダイヤモンド皮膜
のスラブの形状の切削用チップ106 が、前記のような反
応性ブレイズ108 の手段によってチップ支持体104に固
定されている。支持体104 に対するチップ106 の向き
は、ダイヤモンド皮膜が堆積した基材上でのダイヤモン
ド皮膜の向きと反対である。即ち、堆積の際の成長用表
面であったスラブのチップ面106 が露出したレーキフェ
ース表面110 である。特定の成長条件において、柱の成
長が成長用基材面に垂直でないダイヤモンド皮膜を得る
ことが可能であると経験されている。このことは、図１
に示すような切削用チップ106 の片において、その下面
118 と上面120 に垂直な方向から粒界112 が好ましい方
向に傾いたダイヤモンド皮膜の成長を可能にする。この
ような垂直でない粒界のダイヤモンド皮膜の製造条件は
公知であり、例えば上記の文献「標題："Crystal Growt
h by DC Plasma Jet CVD",著者：Ken-Ichi Sasakiら」
にも記載されている。チップ106 の粒界112 は、レーキ
フェースの全体的な平面の垂線に対してゼロではない角
度「ａ」の全体的な方向に配向しているように示されて
いる。用語として形態の「全体的な方向」は、形態の個
々の方向のベクトルの合計に最も近い方向を意味するも
のとし、この場合は粒界である。用語として表面の「全
体的な平面」は、表面の全部の箇所の位置に最も近い平
面を意味するものとし、この場合はレーキフェースの表
面である。切削工具100 はこのようなタイプの従来の切
削工具、即ち粒界の全体的な方向がチップ106 の厚さ方
向にそっており、切削工具の大きいほうの面に垂直でレ
ーキフェースの全体的な平面の垂線にほぼ平行なタイプ
とは相違する。従来技術の切削工具では、「ａ」はゼロ
である。
【０００９】図２において、チップ支持体204 を有する
本発明の別な態様にしたがった平形の切削工具200 を示
しており、厚さ約１ｍｍ（ミリメートル）のＣＶＤダイ
ヤモンド皮膜のスラブで作成した切削用チップ206 を、
反応性ブレーズ208 によってチップ支持体204 に固定し
てある。支持体204 の大きいほうの面218 と220 に平行
にスラブを向けるのではなく、大きいほうの面に対して
狭い角度でチップ206を配置しており、その結果、チッ
プ206 の粒界212 は、大きいほうの面218 と220 の全体
的な平面に対する垂線からかなりずれている。このこと
は、粒界の向きの角度「ａ」が図１の切削工具100 の角
度より大きいことを可能にし、その角度がダイヤモンド
の成長プロセスには殆ど依存しないためである。成長プ
ロセスは、垂直方向から限られた偏差のみを与える。図
２の切削工具200 のチップ206 は、レーザー及び／又は
研削又はダイヤモンド砥石仕上又は他の手段によって調
整し、図３に示すように切削用エッジ214 を形成する。
レーキフェース210 にほぼ平行な引張力は、ここではチ
ップ206 の粒界212 にそわず、むしろそれに垂直であ
る。このことは、図１の切削工具100 よりも、チップ20
6 が切削用エッジ214とフランクフェース216 とで破損
によって劣化する傾向を、さらに顕著に低下させる。
本発明の別な態様にしたがった平形の切削工具200 を示
しており、厚さ約１ｍｍ（ミリメートル）のＣＶＤダイ
ヤモンド皮膜のスラブで作成した切削用チップ206 を、
反応性ブレーズ208 によってチップ支持体204 に固定し
てある。支持体204 の大きいほうの面218 と220 に平行
にスラブを向けるのではなく、大きいほうの面に対して
狭い角度でチップ206を配置しており、その結果、チッ
プ206 の粒界212 は、大きいほうの面218 と220 の全体
的な平面に対する垂線からかなりずれている。このこと
は、粒界の向きの角度「ａ」が図１の切削工具100 の角
度より大きいことを可能にし、その角度がダイヤモンド
の成長プロセスには殆ど依存しないためである。成長プ
ロセスは、垂直方向から限られた偏差のみを与える。図
２の切削工具200 のチップ206 は、レーザー及び／又は
研削又はダイヤモンド砥石仕上又は他の手段によって調
整し、図３に示すように切削用エッジ214 を形成する。
レーキフェース210 にほぼ平行な引張力は、ここではチ
ップ206 の粒界212 にそわず、むしろそれに垂直であ
る。このことは、図１の切削工具100 よりも、チップ20
6 が切削用エッジ214とフランクフェース216 とで破損
によって劣化する傾向を、さらに顕著に低下させる。
【００１０】図４において、溝404 、406 を備えた溝付
工具本体402 を有するエンドミル400 の形状の丸形工具
の横断面を示しており、溝付工具本体の中に、切削用エ
ッジ410 とレーキフェース412 を備えたダイヤモンド皮
膜の切削用チップ408 の軸方向に伸びた１以上のセグメ
ントをろう付けしている。用語「丸形工具」は、回転に
よって切削し、したがって回転軸を有し、溝は入れてあ
るか入れてないドリルビット又はフライス盤ヘッドのよ
うな工具を意味する。溝を入れる場合、その溝は真っ直
ぐ又は螺旋であってよい。工具400 において、チップ40
8 の粒界414 は、チップ408 を形成するダイヤモンド皮
膜のスラブの厚さ方向にほぼ平行に配列しており、した
がって切削用エッジ410 に近いレーキフェース412 の全
体的な平面にほぼ垂直であり、この結果、レーキフェー
ス412 にて引張力を直接受ける。粒界414 のこの方向
は、特にエンドミルの刃は工具400 の回転毎に衝撃を受
けるため、工具の早期の損傷に結びつく。
工具本体402 を有するエンドミル400 の形状の丸形工具
の横断面を示しており、溝付工具本体の中に、切削用エ
ッジ410 とレーキフェース412 を備えたダイヤモンド皮
膜の切削用チップ408 の軸方向に伸びた１以上のセグメ
ントをろう付けしている。用語「丸形工具」は、回転に
よって切削し、したがって回転軸を有し、溝は入れてあ
るか入れてないドリルビット又はフライス盤ヘッドのよ
うな工具を意味する。溝を入れる場合、その溝は真っ直
ぐ又は螺旋であってよい。工具400 において、チップ40
8 の粒界414 は、チップ408 を形成するダイヤモンド皮
膜のスラブの厚さ方向にほぼ平行に配列しており、した
がって切削用エッジ410 に近いレーキフェース412 の全
体的な平面にほぼ垂直であり、この結果、レーキフェー
ス412 にて引張力を直接受ける。粒界414 のこの方向
は、特にエンドミルの刃は工具400 の回転毎に衝撃を受
けるため、工具の早期の損傷に結びつく。
【００１１】図５は、溝504 、506 を備えた溝付工具本
体502 を有するエンドミル500 の形状の丸形工具の横断
面を示している。各々の溝504 、506 に切削用チップ50
8 をろう付けによって固定している。切削用エッジ510
を備えた切削用チップ508 は、厚さに余裕のある厚さ約
１．５ｍｍのダイヤモンド皮膜から、粒界514 にそって
皮膜の厚さを横切ってスライスすることにより切り出
し、その結果、チップ508 の粒界514 をレーキフェース
512 にほぼ平行にして切削用チップを溝504 、506 のシ
ョルダーに固定することができる。この配置は、図４の
従来技術の工具400 に比較して、工具500 の粗さをかな
り改良する。工具が高い剪断力を受ける用途において
は、本出願人の米国特許出願第07/848617 号（1993年10
月８日出願、発明の名称 Diamond Film Cutting Tool)
に開示のように、チャンネルの中に切削用チップ508 を
埋め込むことが望ましいことがある。
体502 を有するエンドミル500 の形状の丸形工具の横断
面を示している。各々の溝504 、506 に切削用チップ50
8 をろう付けによって固定している。切削用エッジ510
を備えた切削用チップ508 は、厚さに余裕のある厚さ約
１．５ｍｍのダイヤモンド皮膜から、粒界514 にそって
皮膜の厚さを横切ってスライスすることにより切り出
し、その結果、チップ508 の粒界514 をレーキフェース
512 にほぼ平行にして切削用チップを溝504 、506 のシ
ョルダーに固定することができる。この配置は、図４の
従来技術の工具400 に比較して、工具500 の粗さをかな
り改良する。工具が高い剪断力を受ける用途において
は、本出願人の米国特許出願第07/848617 号（1993年10
月８日出願、発明の名称 Diamond Film Cutting Tool)
に開示のように、チャンネルの中に切削用チップ508 を
埋め込むことが望ましいことがある。
【００１２】図６は本発明によるもう１つの丸形工具60
0 を示す。この工具600 もまたエンドミルであり、エン
ドミル500 と同様な構造を有して溝608 を有する工具本
体602 を備えるが、この例では溝608 は螺旋状である。
切削用エッジ610 を備えた螺旋状の切削用チップ608
が、溝608 の外側エッジの近くで、露出したダイヤモン
ド皮膜のレーキフェース612 を備えた溝608 の外側エッ
ジのショルダーにろう付けされている。切削用チップ60
8 は、改良された粗さを提供するためにレーキフェース
612 に粒界614 を平行にして配置する。
0 を示す。この工具600 もまたエンドミルであり、エン
ドミル500 と同様な構造を有して溝608 を有する工具本
体602 を備えるが、この例では溝608 は螺旋状である。
切削用エッジ610 を備えた螺旋状の切削用チップ608
が、溝608 の外側エッジの近くで、露出したダイヤモン
ド皮膜のレーキフェース612 を備えた溝608 の外側エッ
ジのショルダーにろう付けされている。切削用チップ60
8 は、改良された粗さを提供するためにレーキフェース
612 に粒界614 を平行にして配置する。
【００１３】図６の工具600 の切削用チップ608 は、図
７と８に関係して説明する新規な方法によって作成する
ことができる。図７において、横断面の外形が同じ曲率
半径「ｒ」の縦の１本以上の浅いチャンネル704 を有す
る構造の基材表面を備えた堆積用基材702 の上に、ＣＶ
Ｄによって堆積させたダイヤモンド皮膜700 の横断面を
示す。ダイヤモンド700 を基材702 から取り出したと
き、洗濯板のような起伏を有する。図８のダイヤモンド
800 の平面図は、図６の工具600 に必要な螺旋形状を有
することができるために、どのようにしてダイヤモンド
皮膜800 から長い切削用チップ片806 を切り出すかを示
す。螺旋状の切削用チップ806 は、図６に示すようにし
てエンドミル610 の溝のチャンネル又はショルダーにろ
う付けによって固定される。
７と８に関係して説明する新規な方法によって作成する
ことができる。図７において、横断面の外形が同じ曲率
半径「ｒ」の縦の１本以上の浅いチャンネル704 を有す
る構造の基材表面を備えた堆積用基材702 の上に、ＣＶ
Ｄによって堆積させたダイヤモンド皮膜700 の横断面を
示す。ダイヤモンド700 を基材702 から取り出したと
き、洗濯板のような起伏を有する。図８のダイヤモンド
800 の平面図は、図６の工具600 に必要な螺旋形状を有
することができるために、どのようにしてダイヤモンド
皮膜800 から長い切削用チップ片806 を切り出すかを示
す。螺旋状の切削用チップ806 は、図６に示すようにし
てエンドミル610 の溝のチャンネル又はショルダーにろ
う付けによって固定される。
【００１４】図９に示す本発明のさらにもう１つの態様
において、紙又はプラスチック用の工業用ナイフ900 は
基材材料の支持体902 を有し、この支持体にくさび形の
切削用チップ904 を、切削用エッジ906 を狭い方の端部
と２つの側面908 と910 に平行にしてろう付けしてい
る。切削用チップ904 の粒界912 は、くさび形にそって
切削用エッジ906 の方に平行に可能なかぎり縦に配向す
る。この例において、くさびの側面908 と910 のいずれ
かをレーキフェースと考えることができ、粒界912 は両
方の面908 と910 に実質的に垂直でない。切削用チップ
904 は、図１の工具100 の切削用チップ106 と同様な仕
方のダイヤモンドの成長によって作成することができ、
粒界は成長用基材に鉛直ではない。或いは、割合に厚め
のダイヤモンド皮膜のスラブのスライスを、粒界の向き
に注意して所望の切削用チップ904の形状に切り出すこ
ともできる。いずれか一方のレーキフェースに垂直でな
い粒界の全ての向きは、いずれか一方のレーキフェース
に垂直であることよりも優れるであろうが、粒界の最適
な向きは、２つのレーキフェースの間の角度を分ける(b
isect)線にそった向きであると思われる。
において、紙又はプラスチック用の工業用ナイフ900 は
基材材料の支持体902 を有し、この支持体にくさび形の
切削用チップ904 を、切削用エッジ906 を狭い方の端部
と２つの側面908 と910 に平行にしてろう付けしてい
る。切削用チップ904 の粒界912 は、くさび形にそって
切削用エッジ906 の方に平行に可能なかぎり縦に配向す
る。この例において、くさびの側面908 と910 のいずれ
かをレーキフェースと考えることができ、粒界912 は両
方の面908 と910 に実質的に垂直でない。切削用チップ
904 は、図１の工具100 の切削用チップ106 と同様な仕
方のダイヤモンドの成長によって作成することができ、
粒界は成長用基材に鉛直ではない。或いは、割合に厚め
のダイヤモンド皮膜のスラブのスライスを、粒界の向き
に注意して所望の切削用チップ904の形状に切り出すこ
ともできる。いずれか一方のレーキフェースに垂直でな
い粒界の全ての向きは、いずれか一方のレーキフェース
に垂直であることよりも優れるであろうが、粒界の最適
な向きは、２つのレーキフェースの間の角度を分ける(b
isect)線にそった向きであると思われる。
【００１５】前記の工具の例は、切削部材の全体で粒界
の向きがほぼ同じであるが、ここで、切削用エッジを含
むその近くの領域の切削工具の粒界の向きはレーキフェ
ースの垂直でなく、その残りは、例えばレーキフェース
に垂直又は種々の方向にあって垂直でないといったよう
に、向きが異なる場合も本発明の範囲に含まれる。その
ような切削部材は、その成長の過程で成長条件を変化さ
せ、或る段階の厚さで粒界の向きを変え、次いでダイヤ
モンドの垂直でない粒界部分が切削用エッジに存在する
ように切削部材を切り出すことによって作成することが
できる。
の向きがほぼ同じであるが、ここで、切削用エッジを含
むその近くの領域の切削工具の粒界の向きはレーキフェ
ースの垂直でなく、その残りは、例えばレーキフェース
に垂直又は種々の方向にあって垂直でないといったよう
に、向きが異なる場合も本発明の範囲に含まれる。その
ような切削部材は、その成長の過程で成長条件を変化さ
せ、或る段階の厚さで粒界の向きを変え、次いでダイヤ
モンドの垂直でない粒界部分が切削用エッジに存在する
ように切削部材を切り出すことによって作成することが
できる。
【図１】本発明にしたがった新規な平形切削工具の正面
平面図であり、工作物を切削中の、支持材に固定された
ダイヤモンド切削部材を示す。
平面図であり、工作物を切削中の、支持材に固定された
ダイヤモンド切削部材を示す。
【図２】本発明のもう１つの態様にしたがった新規な平
形切削工具の正面平面図であり、支持材に固定されてい
るが、未だ調整されていないダイヤモンド切削部材を示
す。
形切削工具の正面平面図であり、支持材に固定されてい
るが、未だ調整されていないダイヤモンド切削部材を示
す。
【図３】ダイヤモンド切削部材を調整した後の、図２の
切削工具の正面平面図である。
切削工具の正面平面図である。
【図４】従来技術による真っ直ぐな溝のエンドミルの一
部の略図である。
部の略図である。
【図５】本発明による新規な真っ直ぐな溝のエンドミル
の端部断面図の略図である。
の端部断面図の略図である。
【図６】本発明による螺旋状の溝のエンドミルの、誇張
した平面図の略図である。
した平面図の略図である。
【図７】図６のエンドミルの、螺旋状の切削部材として
使用するに特に適するダイヤモンド皮膜を提供する１つ
の仕方の断面の略図の説明図である。
使用するに特に適するダイヤモンド皮膜を提供する１つ
の仕方の断面の略図の説明図である。
【図８】堆積したダイヤモンドからどのようにして切削
片を切り出すかを示す、図７のダイヤモンドの平面図の
略図である。
片を切り出すかを示す、図７のダイヤモンドの平面図の
略図である。
【図９】本発明にしたがうダイヤモンド皮膜のナイフブ
レードの切削用端部の断面側面図である。
レードの切削用端部の断面側面図である。
１００…平型切削工具 １０２…工作物 １０４…チップ支持体 １０６…切削用チップ １１０…レーキフェース表面 １１２…粒界
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート エー．ハイ アメリカ合衆国，マサチューセッツ 01571，ダッドレー，オークウッド アベ ニュ ６ (72)発明者 スティーブン ジェイ．ブロックス アメリカ合衆国，ワシントン 98642，リ ッジフィールド，ノース イースト サー ティース コート 16513
Claims (22)
- 【請求項１】 切削用エッジを有し、切削用エッジから
広がる全体的な平面の中にレーキフェースを有する、多
結晶ダイヤモンドの切削用部材を含む切削工具であっ
て、前記切削用部材は、少なくとも切削用エッジに近い
領域に、レーキフェースの全体的な平面に垂直でない全
体的な方向に伸びる結晶粒界を有する切削工具。 - 【請求項２】 切削用部材が、化学蒸着したダイヤモン
ドである請求項１に記載の切削工具。 - 【請求項３】 切削用部材の厚さが少なくとも約５０μ
ｍである請求項２に記載の切削工具。 - 【請求項４】 切削用部材が支持体表面で支持体に固定
され、互いにほぼ平行な第１の面と第２の面を有する切
削用部材支持体を含む平形の切削工具であり、切削用部
材は第１と第２の大きい面を有するダイヤモンド皮膜の
スラブで形成され、その切削用部材は、支持体の中に支
持体の反対側の面の方に切り込んだチャンネルの中で支
持体表面に、支持体表面の垂直方向に実質的に平行でな
い方向に切削用部材の粒界の向きを配向させて固定され
た請求項３に記載の切削工具。 - 【請求項５】 切削用エッジから広がる面の一部にレー
キフェースが位置するようにダイヤモンド切削用部材を
仕上加工した請求項４に記載の切削工具。 - 【請求項６】 切削用エッジから支持体面にほぼ平行な
方向にレーキフェースが広がるように切削用部材を仕上
加工した請求項５に記載の切削工具。 - 【請求項７】 切削用部材の粒界の全体的な方向が、切
削用部材の表面に実質的に垂直でない請求項３に記載の
切削工具。 - 【請求項８】 互いにほぼ平行な第１の面と第２の面を
有する切削用部材支持体を含む平形の切削工具であり、
切削用部材は支持体のエッジに広がるショルダーで支持
体に固定され、切削用部材の１つの面は支持体の１つの
面にほぼ平行であり、支持体のエッジにおいて、切削用
部材のフランクフェースが切削用部材の厚みで露出した
表面によって形成され、切削用部材がレーキフェースに
実質的に垂直でない優先的な方向の粒界を有する請求項
７に記載の切削工具。 - 【請求項９】 粒界が、切削用部材の面の垂線から切削
用エッジの方に傾いた優先的な方向を有する請求項８に
記載の切削工具。 - 【請求項１０】 切削用部材がスラブであり、粒界が切
削用部材の面にほぼ平行な優先的方向を有する請求項３
に記載の切削工具。 - 【請求項１１】 切削用部材が丸形工具の支持体の周囲
部分に固定され、フランクフェースが切削用エッジから
広がるように、丸形工具の周囲表面で切削用部材の厚み
方向の面が露出した請求項１０に記載の切削工具。 - 【請求項１２】 丸形工具の支持体が溝付である請求項
１１に記載の切削工具。 - 【請求項１３】 切削用部材の面が溝表面の一部と一緒
に広がる請求項１２に記載の切削工具。 - 【請求項１４】 丸形工具がエンドミルである請求項１
３に記載の切削工具。 - 【請求項１５】 切削用部材が長い螺旋状の形状である
請求項３に記載の切削工具。 - 【請求項１６】 切削用部材が、その表面にほぼ垂直な
優先的方向の粒界を有する請求項１５に記載の切削工
具。 - 【請求項１７】 切削用部材が、その長さにそった任意
の箇所でその表面にほぼ垂直な全体的な方向の粒界を有
する請求項１６に記載の切削工具。 - 【請求項１８】 切削用部材を溝の外周で固定する螺旋
状の溝付の丸形工具である請求項１７に記載の切削工
具。 - 【請求項１９】 丸形工具がドリルビットである請求項
１８に記載の切削工具。 - 【請求項２０】 丸形工具がエンドミルである請求項１
８に記載の切削工具。 - 【請求項２１】 切削用エッジが、ナイフエッジを形成
するくさびの鋭いエッジである請求項３に記載の切削工
具。 - 【請求項２２】 切削用部材を、ナイフ状支持体の表面
に固定した請求項２１に記載の切削工具。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US20396094A | 1994-03-01 | 1994-03-01 | |
| US203960 | 1994-03-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07251301A true JPH07251301A (ja) | 1995-10-03 |
| JP3476951B2 JP3476951B2 (ja) | 2003-12-10 |
Family
ID=22756000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04188295A Expired - Fee Related JP3476951B2 (ja) | 1994-03-01 | 1995-03-01 | Ｃｖｄダイヤモンドの切削工具 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5667344A (ja) |
| EP (1) | EP0670192B1 (ja) |
| JP (1) | JP3476951B2 (ja) |
| CA (1) | CA2142649A1 (ja) |
| DE (1) | DE69503537T2 (ja) |
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1995
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1996
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