JPS614603A - 超精密加工用バイト - Google Patents
超精密加工用バイトInfo
- Publication number
- JPS614603A JPS614603A JP12298984A JP12298984A JPS614603A JP S614603 A JPS614603 A JP S614603A JP 12298984 A JP12298984 A JP 12298984A JP 12298984 A JP12298984 A JP 12298984A JP S614603 A JPS614603 A JP S614603A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diamond
- shank
- cutting tool
- ultra
- brazing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- 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
- B23B27/20—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 with diamond bits or cutting inserts
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
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は超精密加工用の単結晶ダイヤモンドバイトに関
するものである。
するものである。
［従来の技術］
従来から超精密加工用として用いられている単結晶ダイ
ヤモンドバイトには、第２図および第３図に示すような
ものが一般によく知られている。
ヤモンドバイトには、第２図および第３図に示すような
ものが一般によく知られている。
第２図に示すものは、埋め込み型と呼ばれ、バイトとし
て刃先が加工されたダイヤモンド原石１をマウント材に
埋め込み、これをシャンク２にろう付は等の方法で固定
したものである。
て刃先が加工されたダイヤモンド原石１をマウント材に
埋め込み、これをシャンク２にろう付は等の方法で固定
したものである。
第３図は、埋め込み型に対してろう付は型と呼ばれるも
のであり、ダイヤモンド１は、マウント材に埋め込まず
、ろう付けによって接合されている。すなわち、ダイヤ
モンド１の大部分がシャンク２から露出している。
のであり、ダイヤモンド１は、マウント材に埋め込まず
、ろう付けによって接合されている。すなわち、ダイヤ
モンド１の大部分がシャンク２から露出している。
［発明が解決しようとする問題点］
埋め込み型バイトとしては以下に示すような問題点があ
った。
った。
■ 刃先を再研磨する際には、その度ごとにダイヤモン
ド１をシャンク２から取外し、研磨終了後頁びこのダイ
ヤモンド１をマウント材に埋め込んでシャンク２に取付
けることになる。したがって、再研磨のだめの作業が非
常に煩雑である。
ド１をシャンク２から取外し、研磨終了後頁びこのダイ
ヤモンド１をマウント材に埋め込んでシャンク２に取付
けることになる。したがって、再研磨のだめの作業が非
常に煩雑である。
■ 研磨終了後ダイヤモンド１をシャンク２に取付（）
るに際して、刃先とシャンク２との相対的な位置関係を
正しく調整する位置決めが困難である。
るに際して、刃先とシャンク２との相対的な位置関係を
正しく調整する位置決めが困難である。
これに対してろう付り型バイ１〜では、刃先の再研磨に
際してはダイヤモンド１の大部分がシャンク２から露出
しているので、ダイヤモンド１をシャンク２に取付Ｇノ
だままの状態で研磨作業が行なえる。し７．−かって、
上述のごとき埋め込み型バイトの問題点については、こ
れらを解消することができる。さらに、ダイヤモンド１
がシャンク２ないしマウント材に埋め込まれる部分を持
たないので、一定の切刃長を得るために必要となるダイ
ヤモンド原石の大きさを小さくすることが可能である。
際してはダイヤモンド１の大部分がシャンク２から露出
しているので、ダイヤモンド１をシャンク２に取付Ｇノ
だままの状態で研磨作業が行なえる。し７．−かって、
上述のごとき埋め込み型バイトの問題点については、こ
れらを解消することができる。さらに、ダイヤモンド１
がシャンク２ないしマウント材に埋め込まれる部分を持
たないので、一定の切刃長を得るために必要となるダイ
ヤモンド原石の大きさを小さくすることが可能である。
しかしながら、ろう付は型バイトでは、ダイヤモンド１
とシャンク２との接合強度に関して埋め込み型バイトに
及ばない。このことは、一般に超精密加工では切削時に
、刃先に大きな応力（切削抵抗）が作用することは少な
いが、高精度の加工を行なうためにはバイト自身の剛性
を高く保つことが不可欠であり、したがって、加工精度
においてろう付は型バイトは埋め込み型ハイドに劣るこ
とを示している。また、研磨時に刃先に作用する応力は
、切削時に作用する応力に比べてはるかに人きい。した
がって、ダイヤモンド１とシャンク２どの接合強度が十
分でない場合には、研磨荷重を小さくする等、研磨条件
を限定しなければならない。
とシャンク２との接合強度に関して埋め込み型バイトに
及ばない。このことは、一般に超精密加工では切削時に
、刃先に大きな応力（切削抵抗）が作用することは少な
いが、高精度の加工を行なうためにはバイト自身の剛性
を高く保つことが不可欠であり、したがって、加工精度
においてろう付は型バイトは埋め込み型ハイドに劣るこ
とを示している。また、研磨時に刃先に作用する応力は
、切削時に作用する応力に比べてはるかに人きい。した
がって、ダイヤモンド１とシャンク２どの接合強度が十
分でない場合には、研磨荷重を小さくする等、研磨条件
を限定しなければならない。
本発明は、上述のごとき問題点に鑑みこれらを有効に解
決すべく創案されたものであり、その目的は〈従来のろ
う付は型バイトの欠点を解消し。
決すべく創案されたものであり、その目的は〈従来のろ
う付は型バイトの欠点を解消し。
ダイＡ７’ＥントどシＶンクどの接合強度が十分に高く
、かつ経済的な超精密加工用の単結晶ダイヤモンドバイ
ｌ〜を提供することにある。
、かつ経済的な超精密加工用の単結晶ダイヤモンドバイ
ｌ〜を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、上述のごとき問題点を解決Ｊ−るために、シ
トンクに用いる材料として、熱膨張率が小さく、かつろ
う材との接合強度の高い合金を使用するものであり、こ
のような合金としてＷまたはＭｏを主成分とし、その他
にＦｅ、Ｎｉ、ｃｏ。
トンクに用いる材料として、熱膨張率が小さく、かつろ
う材との接合強度の高い合金を使用するものであり、こ
のような合金としてＷまたはＭｏを主成分とし、その他
にＦｅ、Ｎｉ、ｃｏ。
ｃｕ 、ｃｒ等を含む焼結合金が最も適していることを
見出したものである。このような合金の特性は主として
次の点が挙げられる。
見出したものである。このような合金の特性は主として
次の点が挙げられる。
■ 熱膨張率が鋼などに比べて格段に低い。
■ Ｆｅ、Ｎｉ 、Ｃｕなどを含むためろう材との濡れ
性が良く、ろう付は強度が極めて高い。
性が良く、ろう付は強度が極めて高い。
■ 剛性が高い。
■ 熱伝導率か高い。
■ 加工が容易である。
以上のような特性は超精密加工用バイトのシャンクとし
てはいずれも不可欠なものである。
てはいずれも不可欠なものである。
ちなみにシャンク材として鋼、純ＭｏおよびＷ焼結合金
（Ｆｅ、Ｎｉを合計で４重量％含む〉の特性を嚢１に示
す。
（Ｆｅ、Ｎｉを合計で４重量％含む〉の特性を嚢１に示
す。
また、接合強度および剛性の高い超精密加工用バイトを
実現するためのもう１つの問題点は、ダイヤモンドとろ
う材との間の接合強度である。一般にダイヤモンドを金
属に接合する場合、ダイヤモンドの表面を炭化物生成金
属元素で処理し、これを他の金属に接合する方法が用い
られることが多い。このような方法で得られるダイヤモ
ンドと金属との接合強度はかなり高く、従来の超ｖｉ密
加１用バイトにおいては比較的満足されているが４、本
発明はさらに高い剛性および強度を実現しようとするも
のであり、そこでダイヤモンドと金属との接合強度を増
大させる方法として、ダイヤモンドとの反応性を持つ金
属元素を固溶した合成ダイヤモンドを用いることが有効
であることを見出した。
実現するためのもう１つの問題点は、ダイヤモンドとろ
う材との間の接合強度である。一般にダイヤモンドを金
属に接合する場合、ダイヤモンドの表面を炭化物生成金
属元素で処理し、これを他の金属に接合する方法が用い
られることが多い。このような方法で得られるダイヤモ
ンドと金属との接合強度はかなり高く、従来の超ｖｉ密
加１用バイトにおいては比較的満足されているが４、本
発明はさらに高い剛性および強度を実現しようとするも
のであり、そこでダイヤモンドと金属との接合強度を増
大させる方法として、ダイヤモンドとの反応性を持つ金
属元素を固溶した合成ダイヤモンドを用いることが有効
であることを見出した。
［作用］
一般に、切削工具として使用されているダイヤモンドと
いえば天然品を・示すことが多いが、このような天然ダ
イヤモンドはダイヤモンドと反応性を持つ金属元素を多
量に固溶していることはなく、金属との反応性は低い。
いえば天然品を・示すことが多いが、このような天然ダ
イヤモンドはダイヤモンドと反応性を持つ金属元素を多
量に固溶していることはなく、金属との反応性は低い。
これに対し合成ダイヤモンドは、通常Ｆｅ、Ｎｉ 、Ｃ
ｏ、Ｍｎ、Ｃｒ等の遷移金属を融剤として合成されるた
め、これらの金属元素が結晶の成長過程で取り込まれ、
結晶中に均一に固溶しており、結晶表面またはその加工
面に露出した金属元素が接合する金属と反応し、接合強
度を著しく高めることになる。
ｏ、Ｍｎ、Ｃｒ等の遷移金属を融剤として合成されるた
め、これらの金属元素が結晶の成長過程で取り込まれ、
結晶中に均一に固溶しており、結晶表面またはその加工
面に露出した金属元素が接合する金属と反応し、接合強
度を著しく高めることになる。
このような合成ダイヤモンドは粒径ｉ、５ｎ＋ｍ以上の
ものが望ましく、合成方法としては温度差法によって合
成された不均一な塊状の不純物が少ない良質の結晶を使
用することが好ましい。
ものが望ましく、合成方法としては温度差法によって合
成された不均一な塊状の不純物が少ない良質の結晶を使
用することが好ましい。
［実施例］
以下に本発明の実施例について説明する。
実施例１
第１図に示すような形状のシャンク２を、鋼。
Ｍｏ、Ｗ焼結合金（２％Ｎｉ −２％Ｆｅ−Ｗ）の３種
の材質でそれぞれ５本ずつ作成し、その先端ａの部分に
、平板状に加工した天然ダイヤモンドを次の方法により
ろう付した。
の材質でそれぞれ５本ずつ作成し、その先端ａの部分に
、平板状に加工した天然ダイヤモンドを次の方法により
ろう付した。
まず、１／３カラツトサイズの天然ダイヤモンドを、（
１１０）面が表面に出るよう平板状に切断し、その両面
を研磨する。その後、これら研磨面上に１０ｍｇのＡｕ
−４％Ｔａ合金を載せ、真空炉中で１１００℃に温度を
上げ、その状態を１０分間保持した後降温する。ダイヤ
モンドとＡＵ−Ｔａ合金とは極めて強固に結合される。
１１０）面が表面に出るよう平板状に切断し、その両面
を研磨する。その後、これら研磨面上に１０ｍｇのＡｕ
−４％Ｔａ合金を載せ、真空炉中で１１００℃に温度を
上げ、その状態を１０分間保持した後降温する。ダイヤ
モンドとＡＵ−Ｔａ合金とは極めて強固に結合される。
次にこの試料を、鋼、Ｍｏ，Ｗ焼結合金の各５本のシャ
ンク２に銀ろう（’５Ａ−３；を用いてろう付した。
ンク２に銀ろう（’５Ａ−３；を用いてろう付した。
このようにして得られたバイトの刃先を、荷重を変えて
研磨したところ表２の結果を得た。なお、表の数値は剥
離を生じたバイトの数を示す。
研磨したところ表２の結果を得た。なお、表の数値は剥
離を生じたバイトの数を示す。
表２に示すように、荷重１ｋ（］で刃先の研磨が可能で
あったのは、Ｗ焼結合金のシャンクを利用した３本だけ
であった。鋼製のシャンクを用いたバイトはシャンクと
ダイヤモンドの熱膨張率の差が大きいため、ろう付時の
熱応力が大きくダイヤモンドとろう材との界面で剥離し
てしまう。
あったのは、Ｗ焼結合金のシャンクを利用した３本だけ
であった。鋼製のシャンクを用いたバイトはシャンクと
ダイヤモンドの熱膨張率の差が大きいため、ろう付時の
熱応力が大きくダイヤモンドとろう材との界面で剥離し
てしまう。
純Ｍｏ製のシャンクでは、ろう付時の熱応力は小さくな
るがろう材とシャンクとの界面での接合強度が不充分で
あり、この部分から剥離することになる。
るがろう材とシャンクとの界面での接合強度が不充分で
あり、この部分から剥離することになる。
これに対してＷ焼結合金をシャンクに用いたバイトは、
ダイヤモンドとの熱膨張率の差が小さいため熱応力も小
さく、また、ろう材が合金内に存。
ダイヤモンドとの熱膨張率の差が小さいため熱応力も小
さく、また、ろう材が合金内に存。
在するＦｅ、Ｎｉと反応し連続した金属組織を形成する
ため、ろう材とシャンクとは極めて強度の高い接合が可
能となり、ダイヤモンドとろう材およびろう材とシャン
クの双方で高い接合強度を実現することができる。
ため、ろう材とシャンクとは極めて強度の高い接合が可
能となり、ダイヤモンドとろう材およびろう材とシャン
クの双方で高い接合強度を実現することができる。
実施例２
１／３カラツトサイズの天然および合成のダイヤモンド
をそれぞ゛れ３個ずつ、２％Ｆｅ −２％Ｎｉ−１％Ｃ
ｕ−Ｍｏ焼結合金で作成したシャンクにろう付した。ろ
う付方法は実施例１に示した方法と同じである。このよ
うにして作成した合計６本のバイトについてそれぞれダ
イヤモンドとシャンクとの間の剪断強度を測定した。天
然ダイヤモンドでは剪断強度が１４〜２９ ｋｇ／ ｍ
ｍ２であり、ダイヤモンドとろう材との接合部から剥離
した。
をそれぞ゛れ３個ずつ、２％Ｆｅ −２％Ｎｉ−１％Ｃ
ｕ−Ｍｏ焼結合金で作成したシャンクにろう付した。ろ
う付方法は実施例１に示した方法と同じである。このよ
うにして作成した合計６本のバイトについてそれぞれダ
イヤモンドとシャンクとの間の剪断強度を測定した。天
然ダイヤモンドでは剪断強度が１４〜２９ ｋｇ／ ｍ
ｍ２であり、ダイヤモンドとろう材との接合部から剥離
した。
これに対して・合成ダイヤモンドでは′その剪断強度が
２８〜３８ ｋｇ／ ｍｍ２と高く、破壊状態としては
ダイヤモンドの一部が糖量した。この結果からも明らか
なように、合成ダイヤ−モンドは天然ダイヤモンドより
も高いろう付強度を示し、これをバイトに使用すること
によりさらに高い剛性と接合強度を得ることができる。
２８〜３８ ｋｇ／ ｍｍ２と高く、破壊状態としては
ダイヤモンドの一部が糖量した。この結果からも明らか
なように、合成ダイヤ−モンドは天然ダイヤモンドより
も高いろう付強度を示し、これをバイトに使用すること
によりさらに高い剛性と接合強度を得ることができる。
また、用いたダイヤモンドをイオンマイクロアナライザ
（ＩＭＡ）で固溶不純物の分析を行なったところ、天然
ダイヤモンドはＱａ 、ＡＱ、Ｓｉが微量検出され、一
方合成ダイヤモンドでは、結晶内にＮｉが５〜５０ Ｅ
ｌｌｌ１ｍ固溶していることが明らかであった。
（ＩＭＡ）で固溶不純物の分析を行なったところ、天然
ダイヤモンドはＱａ 、ＡＱ、Ｓｉが微量検出され、一
方合成ダイヤモンドでは、結晶内にＮｉが５〜５０ Ｅ
ｌｌｌ１ｍ固溶していることが明らかであった。
［発明の効果］
以上の説明より明らかなように本発明によ、れば次のご
とき優れた効果が発揮される。
とき優れた効果が発揮される。
すなわち、シャンクに用いる材料として、熱膨張率が低
（しかもろう材との接合強度の高い合金を使用するので
、ダイヤモンドとシャンクとの接合強度が十分に高く、
かつ経済的な超精密加工用の単結晶ダイヤモンドバイト
を得ることかできる。
（しかもろう材との接合強度の高い合金を使用するので
、ダイヤモンドとシャンクとの接合強度が十分に高く、
かつ経済的な超精密加工用の単結晶ダイヤモンドバイト
を得ることかできる。
第１図は本発明にかかるバイトの一実施例を示す斜視図
、第２図および第３図はそれぞれ従来の単結晶ダイヤモ
ンドバイトを示づ斜視図である。 図中１はダイヤモンド、２はシャンクである。 第１図 手続補正書 昭和５９年８月７日
、第２図および第３図はそれぞれ従来の単結晶ダイヤモ
ンドバイトを示づ斜視図である。 図中１はダイヤモンド、２はシャンクである。 第１図 手続補正書 昭和５９年８月７日
Claims (3)
- （１）単結晶ダイヤモンドを、ＭｏまたはＷを主成分と
してＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕからなる群の少なくとも一
種を０．５重量％以上含む焼結合金製シャンクに、少な
くとも一層以上の中間層を介して接合し、前記中間層と
シャンクとを連続した金属組織に構成したことを特徴と
する超精密加工用バイト。 - （２）前記中間層は、前記単結晶ダイヤモンドと直接に
接触する接合層が、ダイヤモンドに対してＡｕ、Ａｇ、
Ｃｕ等の不活性である金属元素を主成分とし、Ｔａ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ等の炭化物生成金属元素を２〜３０％含む合金
である特許請求の範囲第１項記載の超精密加工用バイト
。 - （３）前記単結晶ダイヤモンドは、ダイヤモンド合成時
に融剤として作用するＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等の遷移金属元
素を少なくとも１ｐｐｍ以上均一に固溶した状態で含有
する合成ダイヤモンドである特許請求の範囲第１項また
は第２項記載の超精密加工用バイト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12298984A JPS614603A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 超精密加工用バイト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12298984A JPS614603A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 超精密加工用バイト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS614603A true JPS614603A (ja) | 1986-01-10 |
Family
ID=14849532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12298984A Pending JPS614603A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 超精密加工用バイト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS614603A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63300804A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-08 | Osaka Daiyamondo Kogyo Kk | スロ−アウエイチツプ |
| JPS63300803A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-08 | Osaka Daiyamondo Kogyo Kk | スロ−アウエイチツプ |
-
1984
- 1984-06-14 JP JP12298984A patent/JPS614603A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63300804A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-08 | Osaka Daiyamondo Kogyo Kk | スロ−アウエイチツプ |
| JPS63300803A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-08 | Osaka Daiyamondo Kogyo Kk | スロ−アウエイチツプ |
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