JPH02152704A - 工具用ダイヤモンドチップ及びダイヤモンドチップを用いた切削工具 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、天然ダイヤモンド単結晶を用いた工具用ダ
イヤモンドチップと、そのダイヤモンドチップを用いた
切削工具に関するものである。

〔技術的な背景〕

ダイヤモンド単結晶は、実在する物質の中で最も硬度が
高く工具として最適な特性を備えている反面、極めて衝
撃に弱く、へき開性等の結晶に特有の欠陥特性も持って
いる。また、同一の結晶においても、結晶面ごとに、ま
た同じ結晶面であっても結晶方向の違いにより研磨特性
や強度特性が大きく異なることが知られている。第７図
はダイヤモンド結晶における研磨性の難易度の違いを模
型的に示したものであり、結晶面ごとに研磨のしやすさ
を数値の大きさで表わしている。図中、実線の矢印は易
研磨、破線の矢印は難研にの方向を示しており、同一結
晶面でも方向によって研磨特性に大きな相遅のあること
がわかる。

このように結晶面や方向ごとに特有な性質をもつダイヤ
モンド単結晶を用いて、高い切削性能と安定した長寿命
を実現するダイヤモンド工具を得るためには、衝撃的な
切削力に対して充分な強度を持つ切刃形伏と共に、結晶
面や結晶方位の特性を切刃の形状に正しく生かした切刃
設計が必要になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来より、セラミックス加工等に用いられているダイヤ
モンド切削工具は、ダイヤモンド単結晶のチップをホル
ダーの先端にロウ付等により取付け、このチップを研磨
加工して切刃を形成し使用されている。

しかし、この構造のものでは結晶原石の結晶面や結晶方
向を全く考慮せずに切刃を形成させるために、切刃とな
る結晶面や結晶方向が変わるごとに切削性能に大きなば
らつきが生じる欠点があった。また、上記従来の切刃は
、くさび角がほぼ９０゜程度にされているが、セラミッ
クスのような脆性材料を切削する場合切削力の変動が激
しくなるために、上記くさび角では切刃強度が不十分に
なり、切削中頃刃の欠けやチッピングが生じ易く、長時
間にわたって安定した切削寿命が得られない欠点がある
。

このような従来工具の欠点に対処するため、天然ダイヤ
モンドの１２面体や８面体の結晶を未加工のまま工具用
チップとして使用する方法が提案されている。これは、
ダイヤモンド結晶原石のコーナー部を自然のままで切削
工具の切刃として使用し、各コーナー部を使用した後は
次の新しい結晶原石に交換するもので、単結晶をそのま
まツールホルダーに取付けるものである。

上記構造において、１２面体単結晶を用いた場合、結晶
のコーナー部の結晶面が鈍角に交差しているため、切刃
として使用した場合大きなくさび角が得られる利点があ
る。例えば第８図に示すように、４つの結晶面（（１０
０１面）１１．１１．１１．１１が交わるコーナー部１
２を切刃先端にとり、切削方向を＜１１０＞方向にとる
と、大きな切刃強度が得られる。

ところが、通常の天然ダイヤモンドの１２面体結晶は、
幾何学的に正確な形状に整ったものがきわめて少なく、
特にコーナー部は欠けたり丸みを帯びて明確なコーナー
形状になっていないことが多い。このため、結晶原石の
コーナー部をそのまま用いて鋭利な切刃を得るのが非常
に難しいのが実状である。そこで、研磨加工により鋭利
なコーナー部を形成しようとすると、コーナー部を形成
する４つの結晶面を全て平面研削する必要があるが、こ
のような平面研削は加工コストが高くなるという不具合
がある。

これに対して、天然８面体結晶は、原石の形状が明瞭で
コニナ一部も鋭利なものが得やすい利点があるが、コー
ナー部のくさび角が天然１２面体結晶に比べて小さいた
めに、摩耗のスピードが早く寿命が短いという欠点があ
る。

〔発明の目的〕

この発明は、形が明瞭で鋭利なコーナーが得やすい８面
体結晶の特徴に着目し、この８面体結晶に簡単な加工を
施すことにより、１２面体結晶のコーナー部が鋭利な場
合に相当する切刃コーナーを具備した工具用ダイヤモン
ドチップを提供することを第１の目的とする。

また、第２の目的は、上記ダイヤモンドチップを用いて
結晶特性の利点を切削切刃に生かした高寿命の切削工具
を提供することにある。

〔目的を達成するための手段］ 上記の第１の目的を達成するため、この発明は、第１図
及び第２図に示すごとく、天然ダイヤモンド８面体単結
晶１の稜線２に、その稜線と単結晶中心Ｏを含む面に対
して直角な面（＋１１０１面）３．３．３．３を面取り
し、この面取りした面３．３．３．３と面取りした面３
の交差点４とで切刃を構成したものである。

なお、稜８ｊｉ！２の面取りは、図示のように稜線全体
に施すのではなく、切刃として使用する少なくともコー
ナー部近傍部だけに施すようにしてもよい。

上記のように面取りした面３．３．３．３は、第１図と
第８図を対照すると解るように、１２面体結晶１０の４
つめ結晶面（（１１０１面）１１．１１．１１．１１と
同一の結晶面となる。すなわち、この面取り面３．３．
３．３とその面取り面の交差点４を切刃とすると、第８
図の１２面体結晶のコーナー部を切刃とした場合と同等
の結晶方位になリ、くさび角とすくい面も１２面体結晶
と同様のものが得られ、大きな切刃強度を得ることがで
きる。

また、上記の場合、切刃の頂点部となる面取り面３の交
差点４が加工により形成されるので、鋭利な切刃部が得
られ、コーナー部を未加工のまま使用する場合に比べて
はるかに切削性能に優れる利点がある。

また、上記のごとき面取り加工は、稜線を削り取って平
面に形成するものである。そのため、研磨加工も平面を
研磨するのに比べて著しく容易であるから、低コストで
形成できる利点がある。

なお、上記ダイヤモンドチップ１は、８面体結晶の６つ
のコーナー部全部を切刃として利用できるので、従来構
造の１原石１切刃のものよりかなりの経済性が得られる
。６つのコーナー部が全部摩耗すれば、新しいチップに
交換するようにする。

また、摩耗したものは再研磨して使用する。

一方、第２の目的を達成するため、この発明は、第３図
に示すごとくホルダー５の先端に、上記ダイヤモンドチ
ップ１を、その面取り面３の交差点４を各面取り面３．
３．３．３が被削材Ｓの仕上げ面に対して等角度で配置
されるように被削材Ｓ方向に向け、＜１１０＞結晶方向
を切削方向に向けて取付けた構造を採用したものである
。

この内容について以下説明する。

通常、ダイヤモンド結晶を工具用チップとして使用する
場合、すくい面には、３主要而（１００１ｆｌｌｏｌ　
　ｆｌｌｌｌのうち、主として加工性の点から（１００
１面又は（１１０＋面の２つの結晶面のいずれかが用い
られている。本発明者等は、この両結晶面について研磨
難易度を比較し、第５図に示すような結果を得た。

すなわち、第５図（ａ）　（ｂ）は、それぞれ結晶面（
１１０１と（１００）において研磨方向を変化させて得
られた研磨量の大きさを示しており、図により結晶面（
１１０１は（１００）に比べて研磨量が大きく、かつ、
（ａ）　（ｂ）いずれも＜１００＞方向で易研磨、＜１
１０＞方向で難研磨であることが示されている。

また、第５図（ｂ）に示すように結晶ｉＴｉ’１（１０
０１上では研磨量は＜１００＞方向で比較的大きく　、
＜１１０＞方向では非常に少なく　、＜１１０＞方向で
は非常に難研磨性であることを示している。

このように難研磨特性を示す結晶面は、研磨盤との接触
において、削り取られる量が少ないことを示し、当然切
削加工時においても摩耗量が少ないと想定される。そこ
で、本発明者等は、研［ｔが小さく難研磨性の結晶面及
び結晶方向を、切削時に摩耗が生じ易い工具の個所と一
致させて選ぶことにより、耐摩耗性の高い工具を形成で
きると考えた。すなわち、耐摩耗性の高い結晶面（（１
１０）面ではなく　　ｆｉｏ０１面）を工具のにげ面摩
耗が発生ずる面とし、耐摩耗性の高い結晶方向（＜１０
０〉方向ではなく　＜１１０＞方向）を切削方向（仕上
げ面創成方向）に一致させたのである。

第１図に示したチップ１において、（１００）面は、面
取り面３．３．３．３の交差点４を含み、面取り面３．
３．３．３とは等角度の平面であり、その面において＜
１１０＞方向は、Ａ線に示す方向である。この考案の切
削工具では、ダイヤモンドチップ１を、上記（１００）
面を被削材９の仕上げ面と平行する方向に位置させ、か
つＡ線を切削方向に向けてホルダー５の先端に取付けて
形成される。

この状態で、第４図に示すように切刃のすくい角αは一
６０°、逃げ角βは３０°となり、切削方向のくさび角
Ｃが１２０”の刃先が得られる。

なお、第６図は、ダイヤモンドチップをホルダーに固定
するクランプ装置の一例を示したものである。このクラ
ンプ装置は、鋼材で形成されるホルダー５とクランプ川
板金６の間に口金８．８を介してダイヤモンドチップ１
をはさむ構造のもので、予め板金６に上方から荷重を加
えて、チップ１周辺の口金８．８にチップ１の形状に沿
った塑性変形を起こさせ、その後、ボルト７で板金６を
締め付けてダイヤモンドチップ１をホルダー５に固定す
る。

上記構造において、口金８はダイヤモンドチップ１を上
記の位置に正確に位置決めする作用をする。

（発明の効果〕 以上説明したように、この発明は、整った形状の得やす
い８面体結晶の稜線を面取りすることにより１２面体の
コーナ７切刃を作り出すものであるから、安価なコスト
で常に安定した刃先形状を得ることができ、長寿命で安
定した切削性能を有するダイヤモンドチップを堤供する
ことができる。

また、上記ダイヤモンド千ノブのコーナー部や切削方向
を結晶の雄研磨方向に合わせることにより、高い耐摩耗
性を切刃に与えることが可能になり、極めて閏い切刃寿
命を持つ切削工具を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るダイヤモンドチップを示す斜視
図、第２図は同上の要部断面図、第３図はこの発明に係
る切削工具を示す図、第４図は同上の切刃部分を示す図
、第５図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ結晶面（１１０１と
（１００１の研磨特性を示す図、第６図はクランプ装置
の一例を示す側断面図、第７図はダイヤモンド結晶の研
磨特性を模式的に示した図、第８図は１２面体結晶を示
す斜視図である。 １・・・・・・ダイヤモンドチップ、 ２・・・・・・稜線、 ４・・・・・・交差点、 ９・・・・・・被削材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）天然ダイヤモンド８面体単結晶の稜線を、少なく
   ともコーナー部近傍においてその稜線と単結晶中心を含
   む面に対して直角な面に面取りし、この面取り面と面取
   り面が交差する交差点とで切刃を構成して成る工具用ダ
   イヤモンドチップ。
2. （２）請求項（１）記載のダイヤモンドチップを、その
   面取り面の交差点を各面取り面が被削材の仕上げ面に対
   して等角度で配置されるように被削材方向に向け、＜１
   １０＞結晶方向を切削方向に向けてホルダに取付けて成
   るダイヤモンドチップを用いた切削工具。