JP2015223654A - Fine tool manufacturing method, and fine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、先端に外径が2.0mm以下の円柱部を有する微細工具に関する。 The present invention relates to a fine tool having a cylindrical portion with an outer diameter of 2.0 mm or less at the tip.
エンドミルは、外周面と先端面に切れ刃を有するシャンクタイプフライスの総称であり、外周面の切れ刃と先端面の切れ刃とでワークを切削できるために、金属加工業界で広く採用されている。 End mill is a general term for shank type milling cutters that have cutting edges on the outer peripheral surface and tip surface, and is widely used in the metalworking industry because it can cut workpieces with the cutting edge on the outer peripheral surface and the cutting edge on the tip surface. .
高速で回転するエンドミルに、クーラント(冷却液)を噴射することで、エンドミル及びワークの温度上昇を抑えることが行われている。だたし、噴射量の割りにエンドミルの冷却効果は小さいことが懸念される。
対策として、少ない量のクーラントで効率よくエンドミルを冷却する技術が提案されている(例えば、特許文献1(図6)参照。)。
Injecting coolant (coolant) into an end mill that rotates at high speed suppresses temperature rise of the end mill and the workpiece. However, there is a concern that the cooling effect of the end mill is small for the injection amount.
As a countermeasure, a technique for efficiently cooling the end mill with a small amount of coolant has been proposed (see, for example, Patent Document 1 (FIG. 6)).
特許文献1の図6に、ソリッドボールエンドミルが示されており、このボールエンドミルは、本体(1)(括弧付き数字は、特許文献1に記載された符号を示す。以下同様)にクーラント穴(6)を備え、このクーラント穴(6)を介してクーラントを先端に供給し、先端から噴射する。刃部(2)に直接クーラントが供給されるため、少ない量のクーラントでエンドミルを冷却することができる。 FIG. 6 of Patent Document 1 shows a solid ball end mill. This ball end mill has a coolant hole (in the parenthesis, the reference numerals described in Patent Document 1. The same applies hereinafter). 6), the coolant is supplied to the tip through the coolant hole (6) and sprayed from the tip. Since the coolant is directly supplied to the blade portion (2), the end mill can be cooled with a small amount of coolant.
特許文献1の段落番号[0010]の説明によれば、本体(1)の直径(外径)は6mmであり、クーラント穴(6)の穴径は1mmである。本体(1)は超硬合金製である。クーラント穴(6)は、レーザ加工、放電加工、ケミカル加工により穴開けが行われると推定される。 According to the description of paragraph [0010] in Patent Document 1, the diameter (outer diameter) of the main body (1) is 6 mm, and the hole diameter of the coolant hole (6) is 1 mm. The main body (1) is made of cemented carbide. The coolant hole (6) is presumed to be drilled by laser machining, electric discharge machining, or chemical machining.
ただし、被切削物であるワークが硬い場合には、本体(1)の寿命が短くなる。この場合は、超硬合金より硬いCBNチップを刃部に適用する構造が有効となる(例えば、特許文献2(図4)参照。)。 However, the life of the main body (1) is shortened when the work as the workpiece is hard. In this case, a structure in which a CBN tip harder than a cemented carbide is applied to the blade portion is effective (for example, see Patent Document 2 (FIG. 4)).
特許文献2の図4に、CBNチップ(5)、(6)(括弧付き数字は、特許文献2に記載された符号を示す。以下同様)を備えるボールエンドミルが示されている。CBNチップ(5)、(6)と干渉しない部位に、クーラント孔(7)、(8)が設けられている。
FIG. 4 of
特許文献2には、ボールエンドミルの先端の外径が記載されていない。特許文献2記載のボールエンドミルの先端の外径は、特許文献1と同様に6mm程度と推定される。
特許文献1、2の技術では、先端がCBN又はPCDで構成され、先端の外径が2.0mmを超えないような微細工具にクーラント穴(孔)を開けることができない。
よって、従来は、クーラント穴(孔)を有しないソリッド型の微細工具に、クーラントを噴射することで、切削を実施してきた。
In the techniques of
Therefore, conventionally, cutting has been carried out by injecting coolant onto a solid fine tool having no coolant holes (holes).
しかし、微細工具であってもクーラント穴を設けるべきであるという要求が出る中、クーラント穴を有する微細工具の提供が求められる。 However, there is a demand for providing a coolant hole even if it is a micro tool, and it is required to provide a micro tool having a coolant hole.
本発明は、先端がCBN又はPCDで構成され、先端の外径が2.0mmを超えないような微細工具にクーラント穴(孔)を開けることができる技術を提供することを課題とする。 This invention makes it a subject to provide the technique which can make a coolant hole (hole) in the fine tool by which the front-end | tip is comprised by CBN or PCD and the outer diameter of a front-end | tip does not exceed 2.0 mm.
請求項1に係る発明は、金属板の一方の面に、立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層を形成してなる板状素材を準備する準備工程と、
ワイヤカット放電加工機のワイヤで前記板状素材をカットして、前記金属板の部位に相当する金属層と前記立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層の部位に相当する非金属層からなり、外径が2.0mmを超えない円柱部を切り出す切り出し工程と、
切り出された円柱部に含まれる前記金属層を前記円柱部の外径より大きな径のシャンクにロー付け固定する要領で前記シャンクの一端に前記円柱部を一体化する一体化工程と、
前記円柱部の先端に刃付けを行う刃付け工程とからなる微細工具の製造方法において、
前記切り出し工程では、前記円柱部の外周線の一部と、この外周線の一部の先端から前記円柱部の外周線の内部へU又はΩを描いて進入する進入線と、この進入線の先端から延びる前記外周線の残部とが、連続するよう前記ワイヤを一筆書きの要領で相対的に移動することを特徴とする。
The invention according to claim 1 is a preparation step of preparing a plate-like material formed by forming a cubic boron nitride layer or a polycrystalline sintered diamond layer on one surface of a metal plate;
The plate material is cut with a wire of a wire-cut electric discharge machine, and a metal layer corresponding to the metal plate portion and a non-metallic layer corresponding to the cubic boron nitride layer or polycrystalline sintered diamond layer portion. A cutting step of cutting out a cylindrical portion whose outer diameter does not exceed 2.0 mm;
An integration step of integrating the cylindrical portion with one end of the shank in a manner to braze and fix the metal layer included in the cut cylindrical portion to a shank having a diameter larger than the outer diameter of the cylindrical portion;
In the manufacturing method of a fine tool consisting of a cutting step for cutting the tip of the cylindrical portion,
In the cutting step, a part of the outer peripheral line of the cylindrical part, an approach line entering U or Ω from the tip of a part of the outer peripheral line into the outer peripheral line of the cylindrical part, The wire is relatively moved in the manner of one stroke so that the remaining portion of the outer peripheral line extending from the tip is continuous.
請求項2に係る発明によれば、請求項1記載の微細工具の製造方法で製造され、円柱部の外周に軸方向に延びるU溝状のクーラント通路を備えていることを特徴とする微細工具が提供される。 According to a second aspect of the present invention, the fine tool is manufactured by the method for manufacturing a fine tool according to the first aspect, and includes a U-shaped coolant passage extending in the axial direction on the outer periphery of the cylindrical portion. Is provided.
請求項3に係る発明によれば、請求項1記載の微細工具の製造方法で製造され、円柱部内に軸方向に延びるΩ字断面のクーラント通路を備えていることを特徴とする微細工具が提供される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a fine tool which is manufactured by the method for manufacturing a fine tool according to claim 1 and has a coolant passage having an Ω-shaped cross section extending in the axial direction in the cylindrical portion. Is done.
請求項1に係る発明では、一筆書きの要領で、ワイヤカット放電加工機のワイヤで円柱部にU溝又はΩ字断面の穴を形成する。U溝又はΩ字断面の穴にクーラントを流すことができる。よって、本発明によれば、先端がCBN又はPCDで構成され、先端の外径が2.0mmを超えないような微細工具にクーラント穴を開けることができる技術が提供される。 In the invention according to claim 1, a U-groove or a Ω-shaped cross-section hole is formed in the cylindrical portion with a wire of a wire-cut electric discharge machine in the manner of one stroke. Coolant can flow through a U-groove or a hole with an Ω-shaped cross section. Therefore, according to the present invention, there is provided a technique capable of forming a coolant hole in a fine tool whose tip is made of CBN or PCD and whose outer diameter does not exceed 2.0 mm.
加えて、円柱部を切り出すときに一括してU溝又はΩ字断面の穴を形成する。円柱部の切り出しとクーラント穴加工(穴加工が可能であると仮定。)とを別々に実施することに比べて、本発明によれば、円柱部の切り出しに含めてU溝又はΩ字断面の穴を形成するため、加工工数の増加を抑えることができ、加工費用を圧縮することができる。結果、クーラント穴無しの微細工具並のコストでクーラント穴有り微細工具を製造することができる。 In addition, when the cylindrical portion is cut out, a U groove or a hole having an Ω-shaped cross section is formed in a lump. Compared to performing the cutting of the cylindrical portion and coolant drilling (assuming that drilling is possible) separately, according to the present invention, the cutting of the cylindrical portion includes the U groove or the Ω-shaped cross section. Since the hole is formed, an increase in processing man-hours can be suppressed, and processing costs can be reduced. As a result, a fine tool with a coolant hole can be manufactured at the same cost as a fine tool without a coolant hole.
請求項2に係る発明では、微細工具は、円柱部の外周に軸方向に延びるU溝状のクーラント通路を備えている。回転中心に先尖り部がある場合に、この先尖り部と干渉しない部位にクーラント通路を設けることができる。
In the invention according to
請求項3に係る発明では、微細工具は、円柱部内に軸方向に延びるΩ字断面のクーラント通路を備えている。スクエアタイプのエンドミルのように回転中心にクーラント通路を開口できる場合に好適である。 In the invention according to claim 3, the fine tool includes a coolant passage having an Ω-shaped cross section extending in the axial direction in the cylindrical portion. It is suitable when the coolant passage can be opened at the center of rotation like a square type end mill.
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1に示すように、金属板11の一方の面に、立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層12を形成してなる板状素材13を準備する(準備工程)。
詳しくは、超硬円板等からなる金属板11の上面に、立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層12を積層してなる板状素材13を、適当な鋼板14に半田15で固定する。
As shown in FIG. 1, a plate-
Specifically, a plate-
そして、鋼板14をワイヤカット放電加工機のテーブルに載せてクランパ16でクランプする。鋼板14は必須ではないが、板状素材13を直接クランプするよりは、鋼板14を介して抑える方がクランプが容易となる。なお、立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層12の厚さは0.5〜2.0mm、金属板11の厚さは5.0〜13.0mmである。
Then, the steel plate 14 is placed on the table of the wire cut electric discharge machine and clamped by the
次に、ワイヤカット放電加工機で外径が2.0mmを超えない円柱部を切り出す切り出し工程を、図2、図3に基づいて説明する。なお、板状素材13の縁19は曲線であるが、図2、図3では便宜的に直線とした。
Next, the cutting process which cuts out the cylindrical part whose outer diameter does not exceed 2.0 mm with a wire cut electric discharge machine is demonstrated based on FIG. 2, FIG. Although the
図2(a)に示すように、縁19に平行になるように、板状素材13にワイヤカット放電加工機のワイヤ18で第1溝21を入れ、更に縁19に直角に第2溝22を切り込む。以降の切り込み予定線を想像線で示す。この想像線のうち、円柱部の外周線の一部23を、ワイヤ18で切り込む。
図2(b)に示すように、円柱部の外周線の一部23の先端から円柱部の外周線の内部に進入するU字進入線24をワイヤ18で切り込む。
図2(c)に示すように、円柱部の外周線の残部25を、ワイヤ18で切り込む。
これで、図2(d)の形態が得られる。
As shown in FIG. 2 (a), the
As shown in FIG. 2B, a
As shown in FIG. 2C, the remaining
Thus, the form of FIG. 2D is obtained.
図3(a)に示すように、縁19に平行に第1溝(図2(a)、符号21)に相当する溝26を入れ、図2(b)〜(d)を繰り返す。得られた溝21〜26で分離することで、図3(b)に示すように、幹部28と円柱部29、29の形態が得られる。
図3(c)に示すように、円柱部29、29を幹部28から分離する。
図3(d)に示すように、円柱部29の外周に軸方向に延びるU溝状のクーラント通路31が形成されている。
As shown in FIG. 3A, a
As shown in FIG. 3C, the
As shown in FIG. 3D, a
図4に示すように、円柱部29の外径より大きな径のシャンク32を準備する。このシャンク32には、中心からオフセットした位置に予めクーラント供給路33が設けられている。このクーラント供給路33とU溝状のクーラント通路31を合致させつつ、円柱部29の金属層34をシャンク32の一端にロー付けで固定する(一体化工程)。
As shown in FIG. 4, a
次に、図5に示すように、円柱部29の非金属層(立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層)35に、レ断面の刃36を形成する(刃付け工程)。刃36の先がU溝状のクーラント通路31に干渉しない。結果、円柱部29の外周に軸方向に延びるU溝状のクーラント通路31を備えた微細工具37が得られる。円柱部29の外径は、2.0mm以下であり、このような微細工具37にクーラント通路31を設けることができた。
または、図6に示すように、円柱部29の先端に、V断面の刃38を形成するようにしてもよい。
Next, as shown in FIG. 5, a
Alternatively, as shown in FIG. 6, a V-shaped
次に、変更例を説明する。
図7(a)に示すように、縁19に平行になるように、板状素材13にワイヤ18で第1溝21を入れ、更に縁19に直角に第2溝22を切り込む。以降の切り込み予定線を想像線で示す。この想像線のうち、円柱部の外周線の一部23を、ワイヤ18で切り込む。
図7(b)に示すように、円柱部の外周線の一部23の先端から円柱部の外周線の内部に進入するΩ字進入線41をワイヤ18で切り込む。
図7(c)に示すように、円柱部の外周線の残部25を、ワイヤ18で切り込む。
これで、図7(d)の形態が得られる。
Next, a modification example will be described.
As shown in FIG. 7A, the
As shown in FIG. 7 (b), the Ω-shaped
As shown in FIG. 7C, the remaining
Thus, the form of FIG. 7D is obtained.
図8(a)に示すように、縁19に平行に溝26を入れ、図7(b)〜(d)を繰り返す。得られた溝21〜26、41で分離することで、図8(b)に示すように、幹部28と円柱部29、29の形態が得られる。
図8(c)に示すように、円柱部29、29を幹部28から分離する。
図8(d)に示すように、円柱部29の中心に軸方向に延びるΩ字断面のクーラント通路42が形成されている。
As shown in FIG. 8A, a
As shown in FIG. 8C, the
As shown in FIG. 8D, an Ω-shaped
図9に示すように、円柱部29の外径より大きな径のシャンク32を準備する。このシャンク32には中心に予めクーラント供給路33が設けられている。このクーラント供給路33とΩ字断面のクーラント通路42を合致させつつ、円柱部29の金属層34をシャンク32の一端にロー付けで固定する(一体化工程)。
As shown in FIG. 9, a
次に、図10に示すように、円柱部29の先端の両隅に、刃43、43を形成する(刃付け工程)。刃43、43がΩ字断面のクーラント通路42に干渉しない。結果、円柱部29の外周に軸方向に延びるΩ字断面のクーラント通路42を備えた微細工具27が得られる。円柱部29の外径は、2.0mm以下であり、このような微細工具27にクーラント通路42を設けることができた。
Next, as shown in FIG. 10,
なお、本発明の微細工具は、エンドミルの他、ドリルであってもよい。 The fine tool of the present invention may be a drill in addition to an end mill.
また、2.0mm以下である円柱部29の外径は、1.0mm以下、好ましくは0.5〜1.0mmの範囲であってもよい。すなわち、本発明は、外径が0.5〜1.0mmの超微細工具に適用することができる。結果、従来法ではクーラント通路を設けることが困難であった1.0mm以下の径の超微細工具に、本発明によりクーラント通路が形成可能となる。
Moreover, the outer diameter of the
本発明は、外径が2.0mm以下の微細工具に好適である。 The present invention is suitable for a fine tool having an outer diameter of 2.0 mm or less.
11…金属板、12…立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層、13…板状素材、18…ワイヤカット放電加工機のワイヤ、23…円柱部の外周線の一部、24…進入線(U字進入線)、25…円柱部の外周線の残部、29…円柱部、31…U溝状のクーラント通路、32…シャンク、37…微細工具、41…進入線(Ω字進入線)、42…Ω字断面のクーラント通路42。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
ワイヤカット放電加工機のワイヤで前記板状素材をカットして、前記金属板の部位に相当する金属層と前記立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層の部位に相当する非金属層からなり、外径が2.0mmを超えない円柱部を切り出す切り出し工程と、
切り出された円柱部に含まれる前記金属層を前記円柱部の外径より大きな径のシャンクにロー付け固定する要領で前記シャンクの一端に前記円柱部を一体化する一体化工程と、
前記円柱部の先端に刃付けを行う刃付け工程とからなる微細工具の製造方法において、
前記切り出し工程では、前記円柱部の外周線の一部と、この外周線の一部の先端から前記円柱部の外周線の内部へU又はΩを描いて進入する進入線と、この進入線の先端から延びる前記外周線の残部とが、連続するよう前記ワイヤを一筆書きの要領で相対的に移動することを特徴とする微細工具の製造方法。 A preparation step of preparing a plate-like material formed by forming a cubic boron nitride layer or a polycrystalline sintered diamond layer on one surface of a metal plate;
The plate material is cut with a wire of a wire-cut electric discharge machine, and a metal layer corresponding to the metal plate portion and a non-metallic layer corresponding to the cubic boron nitride layer or polycrystalline sintered diamond layer portion. A cutting step of cutting out a cylindrical portion whose outer diameter does not exceed 2.0 mm;
An integration step of integrating the cylindrical portion with one end of the shank in a manner to braze and fix the metal layer included in the cut cylindrical portion to a shank having a diameter larger than the outer diameter of the cylindrical portion;
In the manufacturing method of a fine tool consisting of a cutting step for cutting the tip of the cylindrical portion,
In the cutting step, a part of the outer peripheral line of the cylindrical part, an approach line entering U or Ω from the tip of a part of the outer peripheral line into the outer peripheral line of the cylindrical part, A method of manufacturing a fine tool, wherein the wire is relatively moved in a manner of one stroke so that the remaining portion of the outer peripheral line extending from the tip is continuous.
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