JPS62228432A - 切削工具の処理装置及び方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の属する分ＩＪｔ　） この発明は、磁界を用いた材料の処理に関するものでろ
る。 （先行技術） 磁化及び磁界の効果は禄々な分野で広く応用されてきた
。しかし、今日まで、金礪切ｇｌｌ工具の没命を延ばす
処理はａ夕していない。研ぐことによって工６力が生じ
る。例えば、研がルた工具は元−の刃部に内部応力なＭ
し、それが刃こばれまたは欠けを開始させる。こＱ’ｆ
で、１品はアニールされるか、または他の応力除去のた
めの処理が施こされていたが、磁界を用いたものではな
かった。。 （発明の概＊） この発明は、工具の刃（ｂｉｔｓ）を選択された時間づ
イクルの１ｉ１１磁界に曝すことにより、応力を分散し
て再分布略せ、高応力領域を減少させて寿寥を廷ばすた
めの加工具の刃の処理装４及び方法に関する。 工具を通る磁界は、研ぐことによって生じた応力の除去
をもたらし、表面硬度を増大し、そのように処理された
表面上のｍＷ係数を減少し、弾性定数を増加し、そして
、ろる橿の金属においては、ウォルフラム、モリブデン
及びタングステンのよりな合金を作る金属を酸素及び戻
索と同じよりに表面に集中させる。 装置は、処理される部分または材料がその中に挿入をれ
るコイル、及び所望の結果を達成するために、コイル中
に磁界を’Ｅさぜる利Ａａれた紙力源からなる。 （好ましい実施例） この発明の材料処理装置は、添付の図面において包括的
に符号１０で示され、コイル組立体１２が装着される枠
１１を備えている。図示のように、コイル組立体１２は
、中央コア１４及び端部フランジ１５を有する。過当な
ワイヤからなり、必要な巷８数を有するコイル１６が７
ランジ１５の間でコア１４上に巻き性けられている。 コイル１６は、反転する直流電圧を供給する電源２０に
粘合され、所望のレベル及び周波数の電流が制御装置２
１を介してこのコイルに与えられる。その場合の諸パラ
メータは、′１ｌＩＩ＋御装置２１を用いて変えること
ができる。 電源は、好しくは、５ＣＲ（シリコン制御整流器）で１
ｆｌｌｌ　’Ａされた出力及び所望の周波数、平均電圧
レベル及び継続時間で底力を加えることを可ＩＩｔにす
る制御装置を有する。 コア１４は中心孔２５を有し、その中に工具保持引出し
２６が装着される。引出し２６は任意所望の形状、構造
にすることができるが、コイルから売上する磁界が工具
または他の（破処理）材料３０を貫通ずるように、一般
には非磁性材料からなる。図示の工具３０は、研がれた
ばかりのものであり、内部応力を有している。 「リリ碑装置２１は、コイルに電力サイクルを与え、こ
１によって工具を貫通する磁界を発生するように作動す
る。この磁界は、サイクルの威、サイクル間の休止の長
さ、（サイクルが繰り返される場合）、及び磁界の嶽＠
または強さく　ｐｏｗｅｒ　）に応じて、工具を処理す
るために使用される。サイクルの長さはｆ逼、約１５秒
から５０秒でａるが、サイクル時間中の波形は望ましい
結果を得るために変化させることができる。具部的な応
用のために、＋！５足の工具サイズ及び材料についての
実験を行なうことができる。 第４Ａ〜４Ｄ図には典型的な磁化サイクルが示されてい
る。 第４Ａ図に３いて、符号４０で示される電力サイクルま
たは磁界サイクルは、比較的小さい振４（時間は横軸で
右方向に、また電圧レベル、すなわちＥ＝ＩＲよりｔ流
は垂直方向に水爆れる）で比較的高周波であり、連続す
る継続時間はＬｌである。これは、その部分に比較的低
レベルの安定した磁化状態を与える。 ｇＡＢ図には、異なる凰のサイクルが示ざｎている。Ｉ
延圧は−４１を零として縦方向の目盛で示され、この−
の下方にあるサイクルは電力がｌｉ、転していることを
示す。この場合、周波数は減少されて２す、符号４２で
示す最初のサイクルは時間ｔｔ間に僅か２つの４サイク
ルしかｌく、時

【４１の休止の後、他の反転した′ａカ
サイクル４３がｄ〈０破後に、必要ならば、第３のサイ
クル４４を前のサイクル４２と同一とすることができる
。休止時［−ｔ、がサイクル４３と４４との間でも謙り
返される。 第４Ｃ図には、反転サイクル４６が用いられる場合に、
サイクルの反転の間により長い休止時間ｔ、を伴う、サ
イクル時間ｔ４の高周波サイクル４５が示されている。 付加的な休止時間ｔ６の後、同様のサイクル４８が印加
される。 第４Ｄ図は他の変形例を示す。電力は、符号５０で示す
ようにより高周波であり、持α時間はｔ６である。休止
時間ｔ７はより短かい継続時間であり、磁界を反転さぜ
ることなしに、同じ数のサイクルが５１及び５２で示す
ように８ａり返される。 さら罠、時間ｔ、を時間１りと異ならせることができる
。また、印加サイクル５１または５２０時間をサイクル
５００時間と異ならせることもできる。 好２Ｌ＜は、引き出しまたはトレイ２６は非磁性材料で
あるが、熱伝導体からなる点にα怠すべきである。イー
材料が適することが分っており、第５Ａに示すよりに、
トレイ６０は、工具６２を受は入れる一端の開口６１を
具備するように変形丁〇ことがでさる。、、−ｅ’して
、トレイの外端部材に嘔涜さＩした固定ネジ６３は、磁
界が加えられたとさ、第ｂ　ＩＡ　（１）破線で篩張し
て示すように、工具が＊）、　＜　ａ＋＋げらｎる〃】
、または変位するよりに、工具６２をしつ〃１９と所定
位置に固定するために用いられる。 十分に強力な磁界中での側斜の磁気的変形（ｃ＋ｅｎｄ
ｉｎｇ　）は公知である。しかし、このような加工具の
刃の処理において、磁歪力の関数として、またはこれに
直播関連付けて応力除去のために用いられたことはなか
った。 第６図は、電力を供給するシリコン制御整流器（ＳＣＲ
）のケートに慣号を与えるために変化できる具部的なタ
イマー及びシーケンス回路を示す。 ５ＣＲｉｂ制御装置は公知であり、任意の所望な−Ｉ御
裟直を使用できる。多くの市販の利御狭直は、コイル１
６に電流を供給するのく使用され得る、ＩＡ整可能なオ
ン−オフサイクルのタイミ／グ、周波数及び電圧出力を
与える。 電源２０はライ／７０及び７１に沿ってそれぞれ出力（
ｆ通は、’１（ｆｉｚｓボルト）を与える。倫理回路用
電源７２は、用いられている論理回路のために、ライン
７３に沿って５ボルトの直流出力を供給する。ゼロクロ
ス検知回路ＣＣＤ４０９３）の半分７５は、人力電力が
零を横切る毎にライン７６に沿って出力を発生するより
に設けらｎ、この出力は、例えば集積回路（ＣＤ４０４
６）のような位相ロックループ（ＰＬＬ）回路７７に供
給される。 ＰＬＬ回路７７からライン７８への出力は、適切な範囲
の制御周波数を得るように、ライ／周波数の１２８倍で
与えられる。ＰＬＬ回路７７の出力周波数信号は、符号
８２で示されるカウンター（ＣＤ４０４０Ｂ〕のクロッ
ク入力に与えられる。ライン周波数の６４倍でろる計数
は、カウンター８２からＬＳ１７４ｆｉラッチ回路８４
のクロック入力へ至るクロック周波数ライン８３に与え
られる。 異なる周ｌｆ数（ライン周波数のそれぞれ３２゜１６．
８．４及び２倍でろる）の５橿の出力信号が、バス８３
Ａを介してＲＯＭ８５　（２７６４ＲＯＭが適当である
）に与えられる。このＲＯＭは、６−）インのバス８５
Ａを介してランチ８４に制＃１ト号を供給する。第２の
カウンター９０は、ＣＤ４０９３の残り半分でおるサイ
クル制御回路９１からスタート信号を供給される。 スタートスインチ（サイクル制御スイッチ９１Ａの一部
）は、ライン９２にスタート信号を与えるよプに手動で
設定される。クロック入カカウ／ターすなわち第２のカ
ウンター９０は、入力フィ／周波数を臂する位相ロック
ライン９０ＡにＭ甘されている。第２のカウンター９０
からの出力は第２のＲＯＭ９４に供給される。バス９０
Ｂは１０ライ／を有し、１，２，３，４．等の計数を与
える。 入カンーケンス選択スインチ９５は、発生されようとし
ているサイクルに関する出力周波数、個数、休止期間の
長さおよび電力を制御するために設定される（第４Ａ〜
４Ｄ図に示す４ｓ類のシーケンスが、具部的には与えら
れる）。 ＲＯＭ９４の出力は、バス８５Ａを介してラッチ８４に
出力信号を供給するよりにプログラムされたＲＯＭ８５
の入力に与えられる。ラッチ８４の出力は、ＳＣＲドラ
イバー９７を構成する７４０６回路９７に与えられる。 バス９８上の出力は、第４Ａ〜４Ｄ図に示す出力波形を
発生するために、通常の方法で用いられる４１固のＳＣ
Ｒのゲートに与えられる。 ＲＯＭは、様々の電力波形が得られるよつに１　どのＳ
ＣＲがトリガーされるか、２よびそれらがトリガーされ
る周波数を選択する友めに、公知の方法でプログラムす
ることができる。 ＳＣＲ装謹の１つの型式が１１ｇ７図に模式的に示され
ている、９各信号はバス９８を介して供給される。 符号１０ｔ、ｌＯ＝、ＩＬ１３及び１０４で示す各シリ
コン制＃姫流器（ＳＣＲ）のゲートへの信号は、コイル
１６の１４につながるライン１０５への、またはそのラ
イン１０５からの電力の伝送を達成する。 電力は２４ボルトの変成器１１０から与えられる。 その中ノロタップはコイル１６の他端につながるライフ
１１２に結合される。それ故、公知の方法で各ゲートを
適切に順次制御することにより、コイルへの電流のサイ
クリング（ｃｙｃｌｉｎｇ　：繰返し印加）が達成され
る。この変成器は、ライ／７０及び７１（第６図）Ｋも
同様に′電力を供給することができる。 公称２４ボルトの電力は、基本的には反転する約１２ボ
ルト（ｒｍａ）のｌｊｆ流レベルがコイル１６を通じて
与えられるような継続時間で、ＳＣＨによって制御され
る。１ｔｆＬは勿論コイルの抵抗及び入力電圧に比例す
る。′完了″信号が１サイクル完了”（。ｙｃｌｅ　ｄ
ｏｎｅ）ライン９９を介してサイクル制御装置９１に受
は入れられるまでの、完全なサイクルを通じての制御電
流のタイミングは、１５秒から５０秒の範ｄである。 −また、操作者が必要と認めたとき、ライン９１Ｂを介
して阻止（ｄｌｓａＭａ）信号がラッチ８４に与えられ
、出力電力の供給が阻止されるように、手動制御スイッ
チ９１Ａによる透析ボタンをサイクル制御装置９１に設
けることができることにも注意すべきである。 ＳＣＨによって与えられるパルス継続ＱＩＩｉｉｆｆは
、約１６ｒｎ秒から約１２０ｍ秒にわたることができる
。 ＲＯＭはプログラム可能なので、ラッチ８４の動作のた
めの種々のサイクル及び設定、したがって５ＣＩＬゲー
トへの信号のシーケンス制御が６１　＝Ｑでろる。さら
に、第４Ａ〜４Ｄ図に示すように、サイクル中に消磁ま
たは減磁の部分があり、これは各サイクルの右端の垂直
線により表わされている。 ＳＣＲは、電圧（シたがって、ｉｔ流）の振賜を減少し
、必要々場合には減磁するために磁圧及び電流の方向を
反転するように制御できる。 市販の減ｌ１ｉｉ回路が現時点で利用可能でｂる。工具
はトレイから取り出された後、必要に応じて減磁される
。 工具の大きさは、選択される電力サイクルの長さ及びタ
イプの！要な因子である。例えば、一般に約０．６　：
３センチ（１／４インチ）の鋼の刃は、第４Ａ図で示す
シーケンスで約３秒、すなわち１５秒の周期（サイクル
）時間の１１５の間処理（サイクル）されることができ
る。それは安定な磁化を受け、その後、電流の方向を反
転し、短かい減磁サイクル中にｔ渡を零まで減少させる
ことにより減磁さｎる。 鋼が磁化されたとき、弾性係数が上昇し、より盛くなる
ことが分っている。これによυ偏向（ｄｅｆｌｅｃｔｉ
ｏｎ）が発生する可能性は少なく、工具の寿命及び加工
効率が向上する。従ってこの発明は、応力除去の処理の
後、工具が磁化された状態になっていることを考慮して
いる。このような工具は、プラスチックまたは非鉄金属
のような非磁性材料の切断のためのものとなろう。磁化
された工具を磁性材料に使用すると、切り屑が工具にく
っついて離れなくなる。 例えは、内径約６，３５センチ（２１／２インチ）のコ
イルコアに７に１１平角ａ　（ｓｑｕａｒｅ　ｗｉｒｅ
）を６００回巻き付け、ＳＣＨにより実効値約１２ボル
トの直流パルスを与えると、約５．０８センチ（２イン
チ）の直径までの加工共の刃の磁化処理に通した磁界を
形成する電流を発生することができる。 ここで用いられる用Ｍ′″加工加工刃”はドリルの刃、
施盤の切削工具または部品から一部の材料を除去するた
めの部品加工のために用いられる工具などを意味する。 このような切削工具中の応力は、１１ｉＩｊ御されてい
ない雰囲気中で工具を研いだシ再び研ぐことにより生じ
、また特に工具の薄い先端が部分的に過熱されることに
より生じる。この過熱は逼濱、過応力を伴う。 切０１」刃の摩耗、クランクまたは欠けは、ノ収則とし
て過応力の値域から発生し、この応力を書分布すること
（応力を一様にし、または減少すること）により、工具
の寿命は大部に１犬する。 炉内の熱処理、機械的振動、低温処理、またはレーザに
よる熱処理、またはアニーリングによる応力除去が公知
でおるが、この発明の装置は、切断工具のＪｍ性材料を
介して磁界を発生することｌこよる凪歪効米を使用して
いる。これは妖系の材料及び結晶に用いることができる
。切断工具は、この開明の憾歪処理ま几は磁気処境工櫨
の間に、多方向の力にさら烙れ、これは截圓にそって、
峙にＪ！要なことは切削縁（刃）に旧って応力を与える
５゜この応力は磁化の関数であり、これはさらに印加磁
界、すなわち使用きれるコイル中の電流の関数となるσ
）で、磁化及び応力除去１文、コイルに加えら扛る電圧
レベルをモニターし、強度、継続時間及び周波数に関し
て磁界のタイミングをｖ４整することにより４５１１　
ａｌｌすることができる、前記のＬすな磁界の可変性は
、様々の具なる工具への対応を可能にする。一般に、工
具が大きくなればなる程、必要な処理の時間は艮〈な９
、印加すべき電流は犬きくなる。 第５図に示された装置に関して、曲げ作用は工具をコイ
ルの軸以外の位置にｌｉｔ＠、それをしりがりと固定す
ることにより達成される。これは、固定ネジが装置され
九トレイの頭部が、それが変位しないように、コイルの
内部にしっかりと固層さｒＬＱはならないことを意味す
る。それはまた、必要ならば、その場所に強固にクラン
プされてもよい、。

【図面の簡単な説明】

第１図は誘導コイル中に位置されて工具を保持するトレ
イを示す、この発明による装置の斜視図、第２図は第１
図の線２−２で切断した第１図の装置の断面図、 第３図は第１回の線３−３で切断した断面図、第４Ａ−
第４Ｄ図はこの発明の装置に有効であることが認められ
た、典型的な寛カザイクルＯｉ式的ｉタイムチャート、 第５図はこの発明の装置に用いられる部品ホルダーの変
形例の′＠面図、 第６図はこの発明の装置の可変′−力ンベル及び電力の
タイミングを得るために匣用できる典型的な制御装置の
模式図でおり、また 第７図はこの発明に用いられるＳＣＲ電カニｂｌｌ　＃
装置の模式−でちる。 １０・・・処理装ｄ、＋１・・・枠、１２・・・コイル
組立体、１４・・・中央コア、１５・・・４ｆｉｌＳ７
う／ジ、１６・・・コイル、２０・・・電源、２１・・
・制御装置、２５・・・中心孔、２６・・・引出しくト
レイ）、３゜・・・工具

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）孔を備えた中心コアを有するコイル、前記中心コ
   アの前記孔の中に切削工具を配置する手段、及び 処理すべき切削工具の付近に、工具中の応力を減少させ
   るように選択された継続時間の間、磁界を発生させるた
   めに前記コイルに電流を循環、供給させる電力手段を具
   備したことを特徴とする、応力を均等化させて切削工具
   の寿命を向上させるための処理装置。
2. （２）切削工具を配置する前記手段は、前記中心コアの
   孔の中に切削工具を挿入するように受け入れる容器を有
   する支持トレイからなる特許請求の範囲第１項記載の装
   置。
3. （３）切削工具を配置する前記手段は、コイルに電流を
   印加する間、前記工具に磁歪効果の曲がりを与えるため
   に、前記工具を前記コアの中心軸から偏心した位置にし
   つかりと固定する手段からなる特許請求の範囲第１項記
   載の装置。
4. （４）時間に関連したサイクルで、かつ２つのサイクル
   間に休止時間を含むように、コイルに一通の電流を供給
   する電力制御手段を含む特許請求の範囲第１項記載の装
   置。
5. （５）前記電力制御手段は前記トレイ中の切削工具を減
   磁する手段を含む特許請求の範囲第４項記載の装置。
6. （６）各処理サイクルに、電流の流れない時間によつて
   分離された短かい継続時間を与えるためのコイルの磁界
   を制御する制御手段を含む特許請求の範囲第１項記載の
   装置。
7. （７）所定の強度及び一続時間の磁界を与える段階、及
   び 工具中の応力を再分布させる磁歪効果を発生させるため
   に十分な時間にわたつて、磁界の影響下に前記工具を配
   置する段階からなる加工具の刃のような金属物品の応力
   除去のための処理方法。
8. （８）処理段階に続いて、工具を減磁する段階を含む特
   許請求の範囲第７項記載の処理方法。
9. （９）磁界を発生させるために中心孔を有するコイルに
   電圧を印加し、工具の刃をコイルの中心孔内に配置し、
   工具中の応力を再分布させるために選択された時間にわ
   たつてコイルに電圧印加を繰返す段階を含む特許請求の
   範囲第７項記載の処理方法。
10. （１０）前記工具の処理のために十分な時間は１５から
    ５０秒の範囲である特許請求の範囲第７項記載の処理方
    法。
11. （１１）前記コイルに加える電力を制御するためにシリ
    コン制御整流器を用いる特許請求の範囲第１０項記載の
    処理方法。
12. （１２）工具が磁化された状態で磁歪効果を停止させる
    段階を含む特許請求の範囲第７項記載の処理方法。