JPH0775818B2 - ダイヤモンド部材の加工方法 - Google Patents

ダイヤモンド部材の加工方法

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JPH0775818B2
JPH0775818B2 JP61185208A JP18520886A JPH0775818B2 JP H0775818 B2 JPH0775818 B2 JP H0775818B2 JP 61185208 A JP61185208 A JP 61185208A JP 18520886 A JP18520886 A JP 18520886A JP H0775818 B2 JPH0775818 B2 JP H0775818B2
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diamond
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は切削加工に用いるダイヤモンドチップの加工な
どに好適なダイヤモンド部材の加工方法に関する。
(従来の技術) 最近は各分野で高精度で、しかも極めて平滑な平面や曲
面が要求されているが、これらの面を切削加工により得
るためにはバイトとしてチップ状のダイヤモンド部材が
用いられる。加工に際しては当然バイトとしてのダイヤ
モンド部材を所定の形状に超精密に形成することが必要
であるが、ダイヤモンド自体が非常に硬く、これを研
削,研磨するにはダイヤモンドの小片とか粉末を遊離、
あるいは固定砥粒の形で用いる以外に方法がなかった。
従って非常に高価であり、また作業者の技能に負うとこ
ろが大きく、生産性が低く、さらにまた硬度の関係から
ダイヤモンドの(111)面は加工できないなどの不都合
があった。
一方、近時、CBN(Cubic Boron Nitride:商品名ボラゾ
ン)がほぼ800℃以上の高温度でダイヤモンドより高い
硬度を示すことが分って来た。例えばS.Oka da,Annals
of CIRP 25・1・219(1976)の文献にはダイヤモンド,
CBN,SiC,コランダムなどの高温硬さがグラフ表示されて
いて、ほぼ800℃の温度でダイヤモンドの硬度が3056kg/
mm2,CBNのそれが3130kg/mm2と読みとることができる。
その他の文献においても、常温においてCBNより硬度が
高いダイヤモンドも、温度がほぼ800℃付近になるとCBN
の方がダイヤモンドより硬度が高くなるのである。すな
わち温度−硬度曲線においてCBNの曲線とダイヤモンド
の曲線とが交差する硬度交差温度が存在することが分っ
て来た。
このような、CBNとダイヤモンドとの硬度の逆転は、前
記交差温度付近にてダイヤモンドが黒鉛に相変態し始め
るからであると考えられる。
このような記載からCBNを用いてダイヤモンドを加工す
ることが考えられるが、砥石を高温に保ちながら加工す
ることは、例えば精度の低下など種々な不都合が生じ、
所望の精度,仕上げ面にダイヤモンド部材を加工するこ
とは困難であった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は上述の事情にかんがみてなされたもので、高価
なダイヤモンドを使用せずに、また熟練を要することな
く、ダイヤモンドの(111)面も加工できるダイヤモン
ド部材の加工方法を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段と作用) 本発明は、CBN砥粒を被着してなる定盤に上記CBN砥粒を
介してダイヤモンド部材からなる被加工物を押圧し相対
的に摺動させる研磨方法と、この研磨方法により研磨す
る際に上記被加工物と上記定盤との押圧部位を上記CBN
砥粒の硬度が上記被加工物の硬度よりも高くなる温度以
上に加熱する局所加熱方法とを具備するダイヤモンド部
材の加工方法である。
しかして、上記構成を有する本発明は、ダイヤモンド部
材の加工方法を高精度かつ高能率で行うことができる。
(実施例) 以下、本発明の詳細を第1図ないし第4図を参照しなが
ら実施例により説明する。
第1図および第2図を参照して第1の実施例を説明す
る。これらの図は実施のための装置を示す。基台(1)
上には回転駆動される定盤としてのスケーフ(2)が設
けられている。これは鋳鉄製円盤(3)からなってい
て、その表面には外周に沿って適宜な幅に粒径が2μm
以下のCBN砥粒(4),…をオリーブ油に溶いて散布
し、鉄片でこれら砥粒(4),…をスケーフ(2)上面
に擦り込んで、加工面(5)が形成されている。このス
ケーフ(2)の側方には保持手段(8)が設けられてい
る。これは一本の支持棒(9)の一端部を逆V字形の開
脚(10)で支持した、いわゆる馬(11)と、これを上下
方向に案内した案内棒(12),(12)と、支持棒(9)
の他端部に取付けられた支持板(13)などから構成され
ていて、この支持板(13)の下端部に切削バイト(14)
が取付けられている。そしてバイト(14)の先端にチッ
プ(15)からなるダイヤモンド部材(16)が固定されて
いる。この保持手段(8)の他端側近傍に加熱手段(2
1)が設けられている。これはレーザ照射装置(22)か
らなっていて、レーザ光(23)が加工面(5)を照射加
熱するようになっている。その照射位置はダイヤモンド
部材(16)が加工面(5)に当接している加工位置(2
4)の直前である。
次に本発明方法の実施態様につき述べると、バイト(1
4)はダイヤモンド部材(16)であるチップ(15)のす
くい角が−1゜になるように傾けて取付けてあり、ウエ
イト(17)により加工面(5)に当接した際、適切な押
圧力、例えば200g/mm2になるようになっている。さて、
図示しない駆動機構により、スケーフ(2)が矢印(2
5)の方向に回転すると、レーザ光(23)が照射してい
る部位を砥粒(4),…が通過すると850℃以上に瞬時
にしてなり、直ちにダイヤモンド部材(16)(チップ)
に当り、これを加熱しながら通過して行く。このときダ
イヤモンド部材(16)は加熱されて800℃以上になり、C
BN砥粒(4),…により研磨されて良好なすくい面と前
逃げ面(この場合半径1mmの円柱面)との間に刃付けを
行なうことができた。すくい角−1゜,前逃げ角4゜の
バイトに仕上げ,銅,アルミニウムなどの軟質金属を旋
削したところ平滑な表面(Rmax 10nm)が得られた。
以上のように、この第1の実施例によれば、次のような
格別の効果を奏する。すなわち、この第1の実施例に
おいては、ダイヤモンド部材(16)の加工は、スケーフ
(2)にダイヤモンド部材(16)を押圧した状態で相対
的に摺動させ、そのときに発生する摩擦熱によりダイヤ
モンド部材(16)の一部が黒鉛化することを利用して行
う“スケーフ研磨作用”と、スケーフ(2)上に被着さ
れたCBN砥粒(4),…による“砥粒研磨作用”と、鋳
鉄製のスケーフ(2)へのダイヤモンド部材(16)の構
成原子である炭素の“拡散作用”との相乗作用により行
われるため、“スケーフ研磨作用”のみに依存する場合
に比べて、著しく加工能率及び加工精度が向上する。と
くに、CBN砥粒(4),…の硬度が、ダイヤモンド部材
(16)の硬度よりも高くなる温度以上に加熱して研磨し
ているので、従来すこぶる困難とされていたダイヤモン
ド部材(16)の(111)面の加工も容易となる。この
第1の実施例においては、ダイヤモンド部材(16)とス
ケーフ(2)との押圧部位を局所加熱するようにしたの
で、ダイヤモンド部材(16)の加工部位を、瞬時にCBN
砥粒(4),…の硬度がダイヤモンド部材(16)の硬度
よりも高くなる温度以上にすることができ、加工能率向
上を助長させることができる。この第1の実施例にお
いては、ダイヤモンド部材(16)とスケーフ(2)との
押圧部位のみ局所加熱するようにしているので、局所加
熱により与えられた熱は、大部分がスケーフ(2)側に
吸収され、CBN砥粒(4),…の硬度が、ダイヤモンド
部材(16)の硬度よりも高くなる温度以上に加熱される
部位は、ダイヤモンド部材(16)の表層部のみとなり、
その内部は、CBN砥粒(4),…の硬度よりも高くなっ
ている。したがって、スケーフ(2)そのものを、CBN
砥粒(4),…の硬度がダイヤモンド部材(16)の硬度
よりも高くなる温度以上に加熱する場合のように、発生
熱がダイヤモンド部材(16)側に流れてダイヤモンド部
材(16)全体がCBN砥粒(4),…の硬度の硬度よりも
低くなる温度以上に加熱され、CBN砥粒(4),…より
も低硬度領域が、深奥部にまで達する結果、加工による
減耗が激しくなって、切り込みの制御が困難になるよう
なことがなくなり、少なくとも加工領域では高硬度とな
っているCBN砥粒(4),…による“砥粒研磨作用”と
相俟って、加工精度の向上を実現することができる。
次に第2の実施例につき第3図を参照して説明する。こ
れはスケーフ(2)上の加工面(5)を電極棒(31),
(32)からなる加熱手段(8)で加熱した場合で、加熱
位置は第1の実施例と同様な位置であって、電流が一方
の電極棒(31)から放電により鋳鉄製のスケーフ(2)
に流れ、放電により他方の電極棒(32)に流れ、これら
放電の熱により加工面(5)を加熱するようになってい
る。すなわち、放電によりCBN砥粒(4),…を加熱し
てダイヤモンド部材(16)を研磨加工する方法である。
次に第3の実施例につき第4図を参照して説明する。こ
れはCBN砥粒(4),…からなる加工面(35)をもった
砥石(36)を構成し、ダイヤモンド部材(16)(チッ
プ)を研磨する場合で、加工位置(37)直前をレーザ光
(23)で加熱して研磨加工した場合である。すなわち従
来のCBN砥石を用いて本発明方法を実施した場合であ
る。
次に第4の実施例につき第5図を参照して説明する。こ
れはスケーフ(41)を厚さ5mmの溶融石英円盤で構成
し、CBN砥粒を擦り込んだもので、ダイヤモンド部材(1
6)(チップ)の被研磨面近傍を裏面からレーザ光(2
3)で照射して加工した場合である。この場合は照射部
位近傍に黒鉛などの光を吸収する部材を介在させた方が
よい。
上述の第2ないし第4の実施例はいずれも第1の実施例
の場合と同様に良好な結果が得られた。またいずれも局
部的加熱なので加工精度上の悪影響は全くない。
なお、スケーフを鉄系以外の材料、例えばW,Ta,Ti,Zr,C
o,Mn,Ni,Crなどのような高温で炭化物を生じ易い部材を
用いることにより上述の効果をさらに高めることができ
る。また本実施例はいずれもバイトチップの研磨につい
て記載したが、被加工物はダイヤモンド部材ならば他の
被加工物でもよい。
〔発明の効果〕
本発明は、以下のような格別の効果を奏する。すなわ
ち、本発明は、定盤に被加工物を押圧した状態で相対
的に摺動させ、そのときに発生する摩擦熱によりダイヤ
モンド部材からなる被加工物の一部が黒鉛化することを
利用して行う“定盤研磨作用”と、定盤上に被着された
CBN砥粒による“砥粒研磨作用”との相乗作用により被
加工物の加工を行うようにしているので、加工能率及び
加工精度が向上する。とくに、CBN砥粒の硬度が、被加
工物の硬度よりも高くなる温度以上に加熱して研磨して
いるので、従来すこぶる困難とされていた被加工物の
(111)面の加工も容易となる。本発明は、被加工物
と定盤との押圧部位を局所加熱するようにしたので、被
加工物の加工部位を瞬時に、CBN砥粒の硬度が、被加工
物の硬度よりも高くなる温度以上にすることができる。
その結果、定盤をCBN砥粒の硬度が被加工物の硬度より
も高くなる温度以上に予備加熱するための待ち時間をな
くすことができるので、加工能率向上の一助となる。
本発明は、被加工物と定盤との押圧部位のみ局所加熱す
るようにしているので、局所加熱により与えられた熱の
大部分は定盤側に吸収されるため、CBN砥粒の硬度が被
加工物の硬度よりも高くなる温度以上に加熱される部位
は、被加工物の表層部のみとなり、その内部は、被加工
物の硬度の方がCBN砥粒の硬度よりも高くなっている。
したがって、定盤そのものをCBN砥粒の硬度が被加工物
の硬度よりも高くなる温度以上に加熱する場合のよう
に、被加工物におけるCBN砥粒よりも低硬度領域が、深
奥部にまで達してしまって切り込みの制御が困難になる
というようなことがなくなり、CBN砥粒による“砥粒研
磨作用”と相俟って、加工精度の向上を実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の第1の実施例を実施するための装
置の平面図、第2図は同じく正面図、第3図は本発明の
第2の実施例を実施するための装置の要部正面図、第4
図は同じく第3の実施例を実施するための装置の要部正
面図、第5図は同じく第4の実施例を実施するための装
置の要部正面図である。 (4)……CBN砥粒,(5)……加工面, (16)……ダイヤモンド部材,(21)……加熱手段, (23)……レーザ光,(24)……加工位置, (35)……加工面,(41)……石英製円盤部材。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】CBN砥粒を被着してなる定盤に上記CBN砥粒
    を介してダイヤモンド部材からなる被加工物を押圧し相
    対的に摺動させる研磨方法と、前記研磨方法により研磨
    する際に上記被加工物と上記定盤との押圧部位を上記CB
    N砥粒の硬度が上記被加工物の硬度よりも高くなる温度
    以上に加熱する局所加熱方法とを具備することを特徴と
    するダイヤモンド部材の加工方法。
  2. 【請求項2】定盤は、鉄系金属製であることを特徴とす
    る範囲第1項記載のダイヤモンド部材の加工方法。
  3. 【請求項3】局所加熱は、レーザ光の照射により行うこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のダイヤモン
    ド部材の加工方法。
  4. 【請求項4】定盤は、石英製であり、レーザ光を前記定
    盤への被加工物の押圧部位に前記定盤の裏側から照射す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載のダイヤ
    モンド部材の加工方法。
  5. 【請求項5】局所加熱は、放電熱により行うことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載のダイヤモンド部材の
    加工方法。
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