JP6335654B2

JP6335654B2 - 微細工具

Info

Publication number: JP6335654B2
Application number: JP2014109168A
Authority: JP
Inventors: 三井　健一; 健一三井; 豊三井; 究三橋; 肇角井; 満三井
Original assignee: 有限会社三井刻印
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2034-05-27
Also published as: JP2015223654A

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。

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。

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。）。

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。

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。

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。）。

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。

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。

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。

特開平１１−９０７２１号公報特開２００３−５３６１８公報

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。

請求項１に係る発明は、シャンクと、このシャンクに固定され先端に刃が形成されている円柱部とからなる微細工具であって、
前記円柱部の外径は、２．０ｍｍ以下であり、
前記円柱部は、前記シャンクに接合される金属層と、この金属層に積層された非金属層とからなり、
この非金属層は、立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層で構成され、
この様な円柱部には、中心に軸方向に延びるクーラント通路が設けられており、
このクーラント通路は、前記円柱部の外周から中心へ進入するΩ字進入線を含むことで、Ω字断面とされていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、円柱部の外径は、０．５〜１．０ｍｍであることを特徴とする。

請求項１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。
請求項２に係る発明によれば、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。

準備工程を説明する図である。切り出し工程を説明する図である。切り出し工程を説明する図である。一体化工程を説明する図である。刃付け工程を説明する図兼微細工具の断面図である。別の微細工具の断面図である。本発明での切り出し工程を説明する図である。本発明での切り出し工程を説明する図及び円柱部の斜視図である。本発明での一体化工程を説明する図である。本発明での刃付け工程を説明する図兼微細工具の断面図である。

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。なお、本発明の微細工具は、図７〜図１０で説明するが、関連する技術を参考までに図１〜図６で説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

次に、本発明の実施例を説明する。
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。

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。

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）。

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の中心に軸方向に延びる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４２を設けることができた。

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。

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。

本発明は、外径が２．０ｍｍ以下の微細工具に好適である。

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、３４…金属層、３５…非金属層、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、４３…刃。

Claims

シャンク（３２）と、このシャンク（３２）に固定され先端に刃（４３）が形成されている円柱部（２９）とからなる微細工具（３７）であって、
前記円柱部（２９）の外径は、２．０ｍｍ以下であり、
前記円柱部（２９）は、前記シャンク（３２）に接合される金属層（３４）と、この金属層（３４）に積層された非金属層（３５）とからなり、
この非金属層（３５）は、立方晶窒化ホウ素層又は多結晶焼結ダイヤモンド層で構成され、
この様な円柱部（２９）には、中心に軸方向に延びるクーラント通路（４２）が設けられており、
このクーラント通路（４２）は、前記円柱部（２９）の外周から中心へ進入するΩ字進入線（４１）を含むことで、Ω字断面とされていることを特徴とする微細工具。
前記円柱部（２９）の外径は、０．５〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の微細工具。