JPH07299577A - 立方晶窒化ほう素焼結体のレーザー加工方法 - Google Patents
立方晶窒化ほう素焼結体のレーザー加工方法Info
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- JPH07299577A JPH07299577A JP6095081A JP9508194A JPH07299577A JP H07299577 A JPH07299577 A JP H07299577A JP 6095081 A JP6095081 A JP 6095081A JP 9508194 A JP9508194 A JP 9508194A JP H07299577 A JPH07299577 A JP H07299577A
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- Japan
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- cutting
- sintered body
- laser beam
- laser
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来は困難であった直接転換法による立方晶
窒化ほう素焼結体であってもその切断等の加工を短時間
で行うこと。 【構成】 立方晶窒化ほう素焼結体をレーザー光の照射
により加工する方法において、それを窒素もしくは不活
性ガス雰囲気中で行うことを特徴とする立方晶窒化ほう
素焼結体のレーザー加工方法。
窒化ほう素焼結体であってもその切断等の加工を短時間
で行うこと。 【構成】 立方晶窒化ほう素焼結体をレーザー光の照射
により加工する方法において、それを窒素もしくは不活
性ガス雰囲気中で行うことを特徴とする立方晶窒化ほう
素焼結体のレーザー加工方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工具素材、ヒートシン
ク等に用いられる立方晶窒化ほう素焼結体のレーザーに
よる切断、溝入れ、マーキング等の加工方法に関する。
ク等に用いられる立方晶窒化ほう素焼結体のレーザーに
よる切断、溝入れ、マーキング等の加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】立方晶窒化ほう素（ｃＢＮ）焼結体はダ
イヤモンドに次ぐ硬度を持ち高温でも鉄系金属に対して
化学的に不活性である特色を持つので、鉄系金属の高能
率、高精度の切削工具としての利用拡大が著しい。
イヤモンドに次ぐ硬度を持ち高温でも鉄系金属に対して
化学的に不活性である特色を持つので、鉄系金属の高能
率、高精度の切削工具としての利用拡大が著しい。
【０００３】ｃＢＮ焼結体を刃先とする切削工具は、所
定の形状に切断加工した焼結体を台座にろう付けするこ
とによって作製される。切断加工には、スライシングマ
シン、ワイヤー切断、レーザー加工機、放電加工機とい
った方法があるが、これらをｃＢＮ焼結体に適用する場
合には、以下のような問題が生じる。
定の形状に切断加工した焼結体を台座にろう付けするこ
とによって作製される。切断加工には、スライシングマ
シン、ワイヤー切断、レーザー加工機、放電加工機とい
った方法があるが、これらをｃＢＮ焼結体に適用する場
合には、以下のような問題が生じる。
【０００４】（１）ｃＢＮ自身は絶縁物であるので特に
ｃＢＮ含有量が高い焼結体には放電加工が使用できな
い。 （２）固定砥粒加工であるスライシングマシンでは、砥
粒の摩滅が激しい。 （３）ワイヤー切断では、切断速度が遅く特にｃＢＮ含
有量の高い焼結体では実用的ではない。 （４）レーザー加工では、ｃＢＮが透光性であるのでレ
ーザーエネルギーが有効に作用せず、一般的な条件であ
る空気ないしは酸素雰囲気下における切断加工は困難で
ある。
ｃＢＮ含有量が高い焼結体には放電加工が使用できな
い。 （２）固定砥粒加工であるスライシングマシンでは、砥
粒の摩滅が激しい。 （３）ワイヤー切断では、切断速度が遅く特にｃＢＮ含
有量の高い焼結体では実用的ではない。 （４）レーザー加工では、ｃＢＮが透光性であるのでレ
ーザーエネルギーが有効に作用せず、一般的な条件であ
る空気ないしは酸素雰囲気下における切断加工は困難で
ある。
【０００５】しかしながら、レーザー加工は、切断の際
に被加工物の硬度にはあまり影響を受けない、切断速度
が速い、非接触加工であるので工具の劣化がなく無人化
が容易である等、他の加工法にはない特徴があるのでｃ
ＢＮ焼結体の切断等の加工には有利な方法と考えれる。
に被加工物の硬度にはあまり影響を受けない、切断速度
が速い、非接触加工であるので工具の劣化がなく無人化
が容易である等、他の加工法にはない特徴があるのでｃ
ＢＮ焼結体の切断等の加工には有利な方法と考えれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】レーザーによるｃＢＮ
焼結体の従来の切断等の加工においてはレーザー光が透
過しやすいので、ｃＢＮ焼結体を切断するのに十分な高
出力のレーザー光によってはクラック等の発生を抑えて
切断することは困難であった。しかも、高出力レーザー
を用いるとビーム径が絞りにくくなる上に、熱による変
質層が多くなって切りしろが著しく大きくなるという問
題がある。このような傾向は、特に砥粒や切削工具とし
て好適なｃＢＮ含有量の多い焼結体、たとえば特公平４
−７７６１２号公報に開示されているような焼結助剤を
全く含まない直接転換法によるｃＢＮ焼結体において顕
著である。
焼結体の従来の切断等の加工においてはレーザー光が透
過しやすいので、ｃＢＮ焼結体を切断するのに十分な高
出力のレーザー光によってはクラック等の発生を抑えて
切断することは困難であった。しかも、高出力レーザー
を用いるとビーム径が絞りにくくなる上に、熱による変
質層が多くなって切りしろが著しく大きくなるという問
題がある。このような傾向は、特に砥粒や切削工具とし
て好適なｃＢＮ含有量の多い焼結体、たとえば特公平４
−７７６１２号公報に開示されているような焼結助剤を
全く含まない直接転換法によるｃＢＮ焼結体において顕
著である。
【０００７】本発明の目的は、上記問題点を解決し、従
来の空気ないしは酸素雰囲気におけるレーザー加工に比
較してより低いレーザー出力でも切断等の加工を可能と
し、熱による変質部が少なくクラックのない切断面を得
ることができるｃＢＮ焼結体の加工方法を提供するもの
である。
来の空気ないしは酸素雰囲気におけるレーザー加工に比
較してより低いレーザー出力でも切断等の加工を可能と
し、熱による変質部が少なくクラックのない切断面を得
ることができるｃＢＮ焼結体の加工方法を提供するもの
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、立
方晶窒化ほう素焼結体をレーザー光の照射により加工す
る方法において、それを窒素もしくは不活性ガス雰囲気
中で行うことを特徴とする立方晶窒化ほう素焼結体のレ
ーザー加工方法である。
方晶窒化ほう素焼結体をレーザー光の照射により加工す
る方法において、それを窒素もしくは不活性ガス雰囲気
中で行うことを特徴とする立方晶窒化ほう素焼結体のレ
ーザー加工方法である。
【０００９】以下、本発明をさらに詳細に説明すると、
本発明の最大の特徴はｃＢＮ焼結体のレーザー加工雰囲
気を窒素もしくは不活性ガス雰囲気下とすることによっ
てその加工条件を最適化し、加工能率、コストを格段に
改善したことである。本発明における加工の例として
は、切断、溝入れ、マーキング等がある。
本発明の最大の特徴はｃＢＮ焼結体のレーザー加工雰囲
気を窒素もしくは不活性ガス雰囲気下とすることによっ
てその加工条件を最適化し、加工能率、コストを格段に
改善したことである。本発明における加工の例として
は、切断、溝入れ、マーキング等がある。
【００１０】セラミックス加工において一般的に採用さ
れている空気もしくは酸素雰囲気下においてｃＢＮ焼結
体を切断するには高出力レーザーが必要となり、本発明
のように窒素もしくは不活性ガス雰囲気において切断可
能となるレーザー出力下では完全に切断することができ
ない。この原因を詳細に調べてみると、空気もしくは酸
素雰囲気においては、レーザー光自体はｃＢＮ焼結体を
透過しているが透過部分の発熱量が小さくなっているこ
とによる。しかしながら、窒素もしくはアルゴン等の不
活性ガス雰囲気では照射されたエネルギーが効率よくｃ
ＢＮ焼結体に付与されて切断等の加工が可能となるもの
である。
れている空気もしくは酸素雰囲気下においてｃＢＮ焼結
体を切断するには高出力レーザーが必要となり、本発明
のように窒素もしくは不活性ガス雰囲気において切断可
能となるレーザー出力下では完全に切断することができ
ない。この原因を詳細に調べてみると、空気もしくは酸
素雰囲気においては、レーザー光自体はｃＢＮ焼結体を
透過しているが透過部分の発熱量が小さくなっているこ
とによる。しかしながら、窒素もしくはアルゴン等の不
活性ガス雰囲気では照射されたエネルギーが効率よくｃ
ＢＮ焼結体に付与されて切断等の加工が可能となるもの
である。
【００１１】本発明において、窒素もしくは不活性ガス
雰囲気下でレーザー加工する方法としては、たとえばｃ
ＢＮ焼結体の周囲を取り囲むように連続的にガスを流し
ながらレーザーを照射する方法、加工部分に直接ガスを
吹き付けながらレーザーを照射する方法等がある。後者
の場合には加工点に周囲の空気が混入しないように十分
な風圧で吹き付けることが必要である。
雰囲気下でレーザー加工する方法としては、たとえばｃ
ＢＮ焼結体の周囲を取り囲むように連続的にガスを流し
ながらレーザーを照射する方法、加工部分に直接ガスを
吹き付けながらレーザーを照射する方法等がある。後者
の場合には加工点に周囲の空気が混入しないように十分
な風圧で吹き付けることが必要である。
【００１２】本発明においては、切断等の加工に使用さ
れるレーザー種は、加工が本質的にレーザー光の作用で
発生する熱により行われる限り特段の制限はなく、炭酸
ガスレーザー、ＹＡＧレーザー等が用いられるが、より
高精度、高品位な加工面を得るためにはビーム径が絞れ
ることが望ましいのでそれにはＹＡＧレーザーが好適と
なる。
れるレーザー種は、加工が本質的にレーザー光の作用で
発生する熱により行われる限り特段の制限はなく、炭酸
ガスレーザー、ＹＡＧレーザー等が用いられるが、より
高精度、高品位な加工面を得るためにはビーム径が絞れ
ることが望ましいのでそれにはＹＡＧレーザーが好適と
なる。
【００１３】本発明においては、レーザー光による切断
等の加工は熱の作用によって行われるので、レーザー光
がｃＢＮの分解あるいは溶融を起こさせるのに十分な強
度を持つ限りにおいて焼結体の硬度やｃＢＮ含有量に関
係なく切断等の加工を行うことができる。これまでの条
件では、硬度が高く透光性の大きなｃＢＮ焼結体では切
断等の加工が困難であったが、本発明によれば上記直接
転換法によるｃＢＮ焼結体であっても可能となるもので
ある。
等の加工は熱の作用によって行われるので、レーザー光
がｃＢＮの分解あるいは溶融を起こさせるのに十分な強
度を持つ限りにおいて焼結体の硬度やｃＢＮ含有量に関
係なく切断等の加工を行うことができる。これまでの条
件では、硬度が高く透光性の大きなｃＢＮ焼結体では切
断等の加工が困難であったが、本発明によれば上記直接
転換法によるｃＢＮ焼結体であっても可能となるもので
ある。
【００１４】レーザー光の照射方法には連続照射と断続
照射があるが、本発明ではいずれの方法をも採用するこ
とができるが、他の切断方法と比較して十分な精度、品
質を持った切断面を得るためには断続照射が好ましい。
その際のレーザー光のパルスエネルギーは被加工物の厚
み、組成によって異なるが、たとえば厚み１ｍｍのｃＢ
Ｎの場合には０．２〜２Ｊであることが好ましい。
照射があるが、本発明ではいずれの方法をも採用するこ
とができるが、他の切断方法と比較して十分な精度、品
質を持った切断面を得るためには断続照射が好ましい。
その際のレーザー光のパルスエネルギーは被加工物の厚
み、組成によって異なるが、たとえば厚み１ｍｍのｃＢ
Ｎの場合には０．２〜２Ｊであることが好ましい。
【００１５】
【作用】従来のように空気ないしは酸素雰囲気下でレー
ザー加工が行われたｃＢＮ焼結体について、微小部Ｘ線
回折により切断面を分析してみるとｃＢＮ基体の他に酸
化ほう素の存在が確認できる。これは熱によりｃＢＮが
窒素とほう素に分解しさらにそのほう素が雰囲気中の酸
素と反応したことを意味する。これに対し、本発明のよ
うに、窒素あるいは不活性ガス雰囲気下で切断等の加工
を行うとほう素と化合する酸素がないので切断面には金
属ほう素が析出する。この金属ほう素がレーザー光のエ
ネルギーを効率よく吸収し、切断面を高温状態に維持す
るので直接転換法によるｃＢＮ焼結体であっても低出力
のレーザー光で切断等の加工ができるものであると考え
ている。
ザー加工が行われたｃＢＮ焼結体について、微小部Ｘ線
回折により切断面を分析してみるとｃＢＮ基体の他に酸
化ほう素の存在が確認できる。これは熱によりｃＢＮが
窒素とほう素に分解しさらにそのほう素が雰囲気中の酸
素と反応したことを意味する。これに対し、本発明のよ
うに、窒素あるいは不活性ガス雰囲気下で切断等の加工
を行うとほう素と化合する酸素がないので切断面には金
属ほう素が析出する。この金属ほう素がレーザー光のエ
ネルギーを効率よく吸収し、切断面を高温状態に維持す
るので直接転換法によるｃＢＮ焼結体であっても低出力
のレーザー光で切断等の加工ができるものであると考え
ている。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施例と比較例をあげてさら
に具体的に説明する。
に具体的に説明する。
【００１７】実施例１ 直径１５ｍｍ、厚さ１ｍｍの直接転換法によるｃＢＮ焼
結体の切断面にアルゴンガスを５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で
吹き付けながらパルスエネルギー０．４ＪのＹＡＧレー
ザー光を照射時間０．５ｍｓで断続照射し、加工速度２
ｍｍ／分で切断加工を行った。
結体の切断面にアルゴンガスを５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で
吹き付けながらパルスエネルギー０．４ＪのＹＡＧレー
ザー光を照射時間０．５ｍｓで断続照射し、加工速度２
ｍｍ／分で切断加工を行った。
【００１８】その結果、回収されたｃＢＮ焼結体はすで
に切断されていた。切断面を光学顕微鏡ならびに金属顕
微鏡で観察したところ、切断面付近にはチッピング、ク
ラック等の発生は認められなかった。切りしろは、レー
ザー光が入る上面においては１００μｍであり、下面で
は１０μｍであった。
に切断されていた。切断面を光学顕微鏡ならびに金属顕
微鏡で観察したところ、切断面付近にはチッピング、ク
ラック等の発生は認められなかった。切りしろは、レー
ザー光が入る上面においては１００μｍであり、下面で
は１０μｍであった。
【００１９】実施例２ アルゴンガスを５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で吹き付けるかわ
りに窒素ガスを４ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で吹き付けたこと
以外は、実施例１と同様にしてｃＢＮ焼結体の切断加工
を行ったところ、実施例１と同様な好結果が得られた。
切りしろは、レーザー光が入る上面においては１００μ
ｍであり、下面では６μｍであった。
りに窒素ガスを４ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で吹き付けたこと
以外は、実施例１と同様にしてｃＢＮ焼結体の切断加工
を行ったところ、実施例１と同様な好結果が得られた。
切りしろは、レーザー光が入る上面においては１００μ
ｍであり、下面では６μｍであった。
【００２０】実施例３ パルスエネルギー１．５ＪのＹＡＧレーザー光を用いた
こと以外は、実施例１と同様にしてｃＢＮ焼結体の切断
加工を行ったところ、回収されたｃＢＮ焼結体はすでに
切断されていた。切断面の観察結果は、切断面付近には
クラックの発生は認められなかったが、ビーム入射部分
に大きさ１〜３μｍのチッピングがごくわずか観察され
た。切りしろは、レーザー光が入る上面においては１２
０μｍであり、下面では４０μｍであった。
こと以外は、実施例１と同様にしてｃＢＮ焼結体の切断
加工を行ったところ、回収されたｃＢＮ焼結体はすでに
切断されていた。切断面の観察結果は、切断面付近には
クラックの発生は認められなかったが、ビーム入射部分
に大きさ１〜３μｍのチッピングがごくわずか観察され
た。切りしろは、レーザー光が入る上面においては１２
０μｍであり、下面では４０μｍであった。
【００２１】実施例４ パルスエネルギー１．５ＪのＹＡＧレーザー光を用いた
こと以外は、実施例２と同様にしてｃＢＮ焼結体の切断
加工を行ったところ、回収されたｃＢＮ焼結体はすでに
切断されていた。切断面の観察結果は、切断面付近には
クラックの発生は認められなかったが、ビーム入射部分
に大きさ１〜３μｍのチッピングがごくわずか観察され
た。切りしろは、レーザー光が入る上面においては１１
７μｍであり、下面では３８μｍであった。
こと以外は、実施例２と同様にしてｃＢＮ焼結体の切断
加工を行ったところ、回収されたｃＢＮ焼結体はすでに
切断されていた。切断面の観察結果は、切断面付近には
クラックの発生は認められなかったが、ビーム入射部分
に大きさ１〜３μｍのチッピングがごくわずか観察され
た。切りしろは、レーザー光が入る上面においては１１
７μｍであり、下面では３８μｍであった。
【００２２】比較例１ アルゴンガスを５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で吹き付けるかわ
りに酸素ガスを４ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で吹き付けたこと
以外は、実施例１と同様にしてｃＢＮ焼結体の切断加工
を行ったところ、回収されたｃＢＮ焼結体は下面より幅
３ｍｍの領域は切断できていなかった。
りに酸素ガスを４ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で吹き付けたこと
以外は、実施例１と同様にしてｃＢＮ焼結体の切断加工
を行ったところ、回収されたｃＢＮ焼結体は下面より幅
３ｍｍの領域は切断できていなかった。
【００２３】比較例２ アルゴンガスを５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で吹き付けるかわ
りに乾燥空気を４ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で吹き付けたこと
以外は、実施例１と同様にしてｃＢＮ焼結体の切断加工
を行ったところ、回収されたｃＢＮ焼結体は下面より幅
３ｍｍの領域は切断できていなかった。
りに乾燥空気を４ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で吹き付けたこと
以外は、実施例１と同様にしてｃＢＮ焼結体の切断加工
を行ったところ、回収されたｃＢＮ焼結体は下面より幅
３ｍｍの領域は切断できていなかった。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、被加工体が直接転換法
によるｃＢＮ焼結体であってもその切断等の加工を短時
間で行うことができる。しかも、容易に無人化を行うこ
とができるので、加工能率の向上と省力化を達成するこ
とができる。
によるｃＢＮ焼結体であってもその切断等の加工を短時
間で行うことができる。しかも、容易に無人化を行うこ
とができるので、加工能率の向上と省力化を達成するこ
とができる。
Claims (1)
- 【請求項１】 立方晶窒化ほう素焼結体をレーザー光の
照射により加工する方法において、それを窒素もしくは
不活性ガス雰囲気中で行うことを特徴とする立方晶窒化
ほう素焼結体のレーザー加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6095081A JPH07299577A (ja) | 1994-05-09 | 1994-05-09 | 立方晶窒化ほう素焼結体のレーザー加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6095081A JPH07299577A (ja) | 1994-05-09 | 1994-05-09 | 立方晶窒化ほう素焼結体のレーザー加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07299577A true JPH07299577A (ja) | 1995-11-14 |
Family
ID=14128005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6095081A Pending JPH07299577A (ja) | 1994-05-09 | 1994-05-09 | 立方晶窒化ほう素焼結体のレーザー加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07299577A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003015967A1 (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Throw-away tip |
| WO2003015968A1 (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Ultra high-pressure sintered cutter with recess or groove, holding mechanism for the cutter, and method of manufacturing the cutter |
-
1994
- 1994-05-09 JP JP6095081A patent/JPH07299577A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003015967A1 (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Throw-away tip |
| WO2003015968A1 (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Ultra high-pressure sintered cutter with recess or groove, holding mechanism for the cutter, and method of manufacturing the cutter |
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