JPS6224913A - Manufacture of micro diameter pin - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To manufacture microdiameter pins with the same cylindrically dimen sional accuracy, by supporting a workpiece to a support member concentrically therewith without deflection, and by subjecting the workpiece to electrical discharge machining between itself and a conductor opposed thereto in an electri cally insulating liquid. CONSTITUTION:A workpiece A is supported to a mandrel 4, coaxially without deflection. A drive means 6 feeds the workpiece A in the direction of the arrow Ya while electrical discharge is initiated across a predetermined gap between the workpiece A and the upper surface of a forming block 3, thereby the work piece is fabricated in the longitudinal direction. Similarly, the workpiece A is moved in the direction of the arrow Yb while electrical discharge is initiated across a predetermined gap between workpiece A and one side surface of the forming block 3, thereby the workpiece is fabricated in the diametrical direction. Since the workpiece A is rotated during this process, it is possible to fabricate a microdiameter pin with satisfactory cylindrically dimensional accuracy and satisfactory out-of-roundness. Further, since a satisfactory concentricity is sus tained microdiameter pins having a diameter in an order of ten micron may be fabricated.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体素子の検査用プローブ端子、電磁オシ
ロスコープ用振動子等において精度向上及び高精能微小
化が要求されるビン（又はシャフト）、又はインクジェ
ットプリンタ用ノズル、高精細度の電子銃アパーチャー
等の高精度が要求される微***をプレス加工する際のプ
レス用パンチ等の微小径ピンの製造方法に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention is applicable to probe terminals for testing semiconductor devices, vibrators for electromagnetic oscilloscopes, etc., which require improved precision and high-precision miniaturization. The present invention relates to a method for manufacturing micro-diameter pins such as press punches used to press micro holes that require high precision such as nozzles for inkjet printers and high-definition electron gun apertures.

従来の技術 最近、微小径ピンが上記のような精密電子部品の分野で
盛んに製作、利用されるようになってきた。BACKGROUND OF THE INVENTION Recently, small-diameter pins have been actively manufactured and used in the field of precision electronic components as described above.

通常、比較的軟質材で断面形状が丸い微小径ピンについ
ては、刃物を用いた旋盤加工が用いられているが、精度
が要求され、又は超硬、焼入れ鋼等の微小径ピンについ
ては「日経メカニカル」（１９８４，６，１８号　Ｐ２
７）に記載されている砥石を用いた研削研磨加工法が知
られている。以下−１第６図を参照して従来の微小径ピ
ン（微小プレス加工に用いるパンチ）の製造法について
説明する。Normally, lathe machining using a cutter is used for small diameter pins made of relatively soft materials with round cross-sections, but precision is required, or for small diameter pins made of carbide, hardened steel, etc. Mechanical” (1984, No. 6, 18 P2
The grinding and polishing method using a grindstone described in 7) is known. Hereinafter, a method for manufacturing a conventional micro-diameter pin (punch used in micro-press processing) will be described with reference to FIG. 6.

第６図において、Ａは微小径ピンきなる超硬素材の被加
工物で、スクロールチャック１０１に保持されて中心軸
１０２を中心として高速回転する。１０３は加工用工具
刃物として作用する砥石で、被加工物Ａと逆方向に回転
する。この砥石１０３と被加工物Ａが触し、被加工物Ａ
が機械的に削り取られることにより加工が進行する。In FIG. 6, A is a workpiece made of a carbide material, such as a pin with a minute diameter, which is held by a scroll chuck 101 and rotates at high speed around a central shaft 102. Reference numeral 103 denotes a grindstone that functions as a cutting tool for machining, and rotates in the opposite direction to the workpiece A. This grindstone 103 and the workpiece A touch, and the workpiece A
Machining progresses by mechanically scraping away.

発明が解決しようとする問題点 しかし、旋盤加工の場合は勿論のこと砥石を用いた研削
研磨加工の場合にも発熱を伴い、又被加工物Ａに力を加
えるため、折れたり、曲ったりし、微小径ピンを直径０
．２１１以下の径、特に直径５０μｍ以下の径に加工す
る場合には製作が不可能であり、また製作できたとして
も、曲りあるいは、撓みで、寸法、円筒度共に良好に製
作することが著しく困難である。又この他、微小径ピン
は薬品によるエツチング加工、電解研磨加工等の溶融加
工法により製作することもできるが、これらの方法では
、表面の荒れにより面粗さが大きく、又ダレ等による先
端部の形状精度が低く、寸法も制御し難く、ラッピング
などの仕上加工を付加しないと実用に供することができ
ない等の問題があった。Problems to be Solved by the Invention However, not only lathe processing but also grinding and polishing using a grindstone generates heat, and since force is applied to the workpiece A, it may break or bend. , a small diameter pin with a diameter of 0
．． It is impossible to produce a diameter smaller than 211, especially a diameter of 50 μm or smaller, and even if it is possible to produce it, it is extremely difficult to produce it with good dimensions and cylindricity due to bending or deflection. It is. In addition, micro-diameter pins can also be manufactured by melt processing methods such as chemical etching processing and electrolytic polishing processing, but these methods result in large surface roughness due to surface roughness, and the tip portion may be damaged due to sagging. There were problems such as low shape accuracy, difficulty in controlling dimensions, and the need to add finishing processing such as lapping to put it into practical use.

そこで、本発明は、上記従来例の問題点を解消すべくな
されたもので、微***プレス加工に用いるパンチ等の微
小径ピンを高精度に、かつ容易に製作することができる
ようにした製造方法を提供しようとするものである。Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the conventional method, and is a manufacturing method that enables the production of micro-diameter pins such as punches used in micro-hole press processing with high precision and ease. It is intended to provide a method.

問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決するための本発明の技術的な手
段は、被加工物を支持体に同心に保持させ、一方、絶縁
液を入れた容器に導電材製の成形用ブロックを設置して
絶縁液に浸漬させ、これら被加工物と成形用ブロックに
電源より放電電力を供給すると共に回転手段により支持
体及び被加工物を回転させながら駆動手段により被加工
物と成形用ブロックとの相対距離を調整し、被加工物と
成形用ブロックとの放電により成形加工を行なうもので
ある。Means for solving the problems and the technical means of the present invention for solving the above problems are to hold the workpiece concentrically on a support, while holding a container made of conductive material in a container containing an insulating liquid. A forming block is installed and immersed in an insulating liquid, and discharge power is supplied from a power supply to the workpiece and the forming block, and while the support and workpiece are rotated by a rotating means, the workpiece is moved by a drive means. The relative distance between the molding block and the molding block is adjusted, and molding is performed by electric discharge between the workpiece and the molding block.

作　　　　用 上記技術的手段による作用は次のようになる。For production The effects of the above technical means are as follows.

即ち、被加工物をフレが生じないように回転させ、被加
工物に力、歪を与えることなく放電による除去加工を行
なうことができ、微小径のピンが製造できる。That is, the workpiece can be rotated without warping, removal machining can be performed by electric discharge without applying force or distortion to the workpiece, and pins with minute diameters can be manufactured.

実施例 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第１図は、本発明一実施例における微小径ピンの製造方
法に用いる装置の概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of an apparatus used in a method for manufacturing a small diameter pin according to an embodiment of the present invention.

第１図において、１は容器で、内部に絶縁液２が入れら
れている。３は電気的導電材からなる成形用ブロックで
、容器１内に設置され、絶縁液２に浸漬されている。４
は被加工物Ａを同心に保持した支持体であるマンドレル
、５はマンドレル４及び被加工物Ａを矢印Ｘ方向に回転
させる回転手段、６はマンドレル４及び被加工物Ａを矢
印Ｙａ力方向即ち上下方向、又は矢印Ｙｂ方向、即ち横
方向に移動させる駆動手段である。７は被加工物Ａと成
形用ブロック３との間で放電を行なわせるための電力を
供給する電源で、一端は被加工物Ａに、他端は成形用ブ
ロック３に接続されている。この時の電源７の極性は、
被加工物Ａ側をマイナス、成形用ブロック３側をプラス
としている。In FIG. 1, 1 is a container in which an insulating liquid 2 is placed. A molding block 3 made of an electrically conductive material is placed inside the container 1 and immersed in an insulating liquid 2. 4
Reference numeral 5 indicates a mandrel which is a support holding the workpiece A concentrically; 5 indicates rotation means for rotating the mandrel 4 and the workpiece A in the direction of the arrow X; and 6 indicates the rotation means for rotating the mandrel 4 and the workpiece A in the direction of arrow Ya, that is, the force direction of the arrow Ya. This is a driving means for moving in the vertical direction or in the direction of arrow Yb, that is, in the lateral direction. Reference numeral 7 denotes a power source for supplying electric power for causing discharge between the workpiece A and the forming block 3, and one end is connected to the workpiece A and the other end is connected to the forming block 3. The polarity of the power supply 7 at this time is
The workpiece A side is negative, and the forming block 3 side is positive.

次に被加工物Ａを支持体であるマンドレル４に同心良く
保持する構成について第２図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）を
用いて説明する。Next, a configuration for concentrically holding the workpiece A on the mandrel 4, which is a support, will be explained using FIGS. 2(a), (b), and (C).

第２図（ａ）は斜視図、第２図（ｂ）は断面図、第２図
（Ｃ）は正面図である。微小径ピン（パンチ）となる被
加工物Ａは材質がセラミックから成るガイド（支持管、
）８に摺動可能にガイドされて、やはり材質がセラミッ
クから成るガイドスリーブ（案内管）９によりマンドレ
ル４に取付けられている。FIG. 2(a) is a perspective view, FIG. 2(b) is a sectional view, and FIG. 2(C) is a front view. Workpiece A, which will become a micro-diameter pin (punch), has a guide (support tube,
) 8 and is attached to the mandrel 4 by a guide sleeve (guide tube) 9 also made of ceramic.

被加工物Ａの端部は、導電性材料からなるパイプ１０に
結合されており、このパイプ１０はマンドレル４に螺合
された金属性の止めネジ１１により固定されている。第
２図（ｂ）に示すようにガイド８はガイドスリーブ９と
２μｍ以下のはめあいでかん合挿入され、案内スリーブ
９の内径にはマンドレル４がＪＩＳ、ｈｓ−Ｐａ程度の
はめあいで圧入嵌合されている。The end of the workpiece A is connected to a pipe 10 made of a conductive material, and this pipe 10 is fixed by a metal set screw 11 screwed into the mandrel 4. As shown in FIG. 2(b), the guide 8 is inserted into the guide sleeve 9 with a fit of 2 μm or less, and the mandrel 4 is press-fitted into the inner diameter of the guide sleeve 9 with a fit of JIS, hs-Pa. ing.

本実施例では、ガイド８に被加工物Ａとのクリアランス
が１μｍ以下で、外周と穴の同心度が１μｍ以下の光フ
アイバーコネクター中子用のセラミックパイプを用い、
さらにガイドスリーブ９の内径もラッピング加工により
ガイド８の外径に対して０〜２−以下に仕上げである。In this embodiment, a ceramic pipe for an optical fiber connector core is used for the guide 8, and the clearance with the workpiece A is 1 μm or less, and the concentricity between the outer periphery and the hole is 1 μm or less.
Further, the inner diameter of the guide sleeve 9 is finished to be 0 to 2 - less than the outer diameter of the guide 8 by lapping.

またマンドレル４は、外周がガイドスリーブ９の内径に
対してＪＩＳＭ−Ｐ６のしまりばめとしている。以上の
ようにガイド８はマンドレル４の外周を基準としてガイ
ドスリーブ９により保持されるため、マンドレル４の外
周を基準として見た場合には被加工物Ａのフレは最大で
も４μｍ以下と非常に高精度の支持となった０ 又、マンドレル４は第３図に示すようにスクロールチャ
ック１２等でチャッキングするか、又は第４図に示すよ
うにＶブロック状の軸受１３により支持し、マンドレル
４にプーリ１４を取付けてベルト１５により直接回転さ
せるようにする。Further, the outer periphery of the mandrel 4 is tightly fitted to the inner diameter of the guide sleeve 9 according to JISM-P6. As described above, the guide 8 is held by the guide sleeve 9 with the outer circumference of the mandrel 4 as a reference, so when the outer circumference of the mandrel 4 is seen as a reference, the runout of the workpiece A is very high, at most 4 μm or less. In addition, the mandrel 4 is chucked with a scroll chuck 12 as shown in FIG. 3, or supported by a V-block shaped bearing 13 as shown in FIG. A pulley 14 is attached so that it can be directly rotated by a belt 15.

次に微小径ピンの製造順序について説明する。Next, the manufacturing order of the small diameter pin will be explained.

まず電源７を投入すると共に回転手段５によりマンドレ
ル４及び被加工物Ａを第１図に示す矢印Ｘ方向に回転さ
せる。微小径ピンの成形加工は、長手方向及び径方向の
加工を行なう必要があり、長手方向の成形を行なう時は
１、駆動手段６によりマンドレル４及び被加工物Ａを矢
印Ｙａ方向に移動させ、被加工物Ａが成形用ブロック３
の上面に対し、所定の放電ギャップｄ（図示省略）の位
置になると放電が開始され、成形加工が行なわれる。First, the power source 7 is turned on and the rotating means 5 rotates the mandrel 4 and the workpiece A in the direction of the arrow X shown in FIG. Forming of small diameter pins requires processing in the longitudinal direction and radial direction, and when forming in the longitudinal direction, 1, the mandrel 4 and the workpiece A are moved in the direction of the arrow Ya by the driving means 6, Workpiece A is forming block 3
When the position of a predetermined discharge gap d (not shown) is reached with respect to the upper surface of , electric discharge is started, and the forming process is performed.

又径方向の成形を行なう時は、同様に駆動手段６によυ
マンドレル４及び被加工物Ａ及び被加工物Ａを矢印Ｙｂ
方向に移動させ、第５図に示すように被加工物Ａが成形
用ブロック３の側面に対し、所定の放電ギャップｄにな
ると放電が開始され、成形加工が行なわれる。この時、
被加工物Ａを回転させているので、円筒度及び真円度の
良好な微小径ピンを成形することができる。そして上記
のように被加工物Ａは回転中心に対する同心精度が良好
に支持されているので、直径数十μｍ程度の微小径ピン
が製作可能となる。Also, when forming in the radial direction, the drive means 6 similarly
The mandrel 4, workpiece A, and workpiece A are indicated by arrow Yb.
When the workpiece A reaches a predetermined discharge gap d with respect to the side surface of the forming block 3 as shown in FIG. 5, electric discharge is started and forming is performed. At this time,
Since the workpiece A is rotated, a small diameter pin with good cylindricity and roundness can be formed. Since the workpiece A is supported with good concentric accuracy with respect to the center of rotation as described above, it is possible to manufacture pins with a minute diameter of about several tens of micrometers.

而して被加工物Ａの成形加工に際し、成形用ブロック３
の被加工物Ａに対向する面は予め必要とする形状に加工
しておく。Therefore, when forming the workpiece A, the forming block 3
The surface facing the workpiece A is previously machined into the required shape.

すなわち、微小径ピンを円筒状に形成する時には、第５
図（ａ）に示すように成形用ブロック３を長方形に形成
したものを使用し、微小径ピンを応力集中部が無くなる
ように端面にＲ又はＣ面取り状に形成する時には同図（
ｂ）に示すように成形用ブロック３の角部を面取り加工
したものを使用し、又微小径ピンをテーバ状に形成する
時には同図（Ｃ）に示すように成形用ブロック３の側面
をテーパ角度に合わせて傾斜させたものを使用し、微小
径ピンの一部を凹入させる時には同図（ｄ）に示すよう
に成形用ブロック３の側面に突部を形成したものを使用
する。このように種々の形状の成形用ブロック３を使用
することにより任意の形状の微小径ピンの成形加工を行
なうことができる。成形加工が終了すると、第２図（ｂ
）に示すネジ１１を緩めることにより被加工物Ａを重力
による自然落下させ、あるいはピンセットで引き出すこ
とにより完了する。That is, when forming a minute diameter pin into a cylindrical shape, the fifth
As shown in Figure (a), when using a rectangular forming block 3, and forming a small diameter pin with an R or C chamfer on the end face to eliminate stress concentration, the same Figure (a) is used.
As shown in b), the corner of the forming block 3 is chamfered, and when forming a small diameter pin into a tapered shape, the side surface of the forming block 3 is tapered as shown in the same figure (C). A molding block 3 that is inclined according to the angle is used, and when a part of the small diameter pin is recessed, a molding block 3 with a protrusion formed on the side surface as shown in FIG. 3(d) is used. By using molding blocks 3 of various shapes in this manner, micro-diameter pins of arbitrary shapes can be molded. When the molding process is completed, the image shown in Fig. 2 (b
) By loosening the screw 11 shown in ), the workpiece A is allowed to fall by gravity, or by being pulled out with tweezers.

なお、ガイド８の材質は、セラミックの他に、ルビー、
焼結金属、硬質金属等も考えられる。パイプ１０の材質
については導電性であればいかなる材料であっても良い
。またガイドスリーブ９の材質もセラミックの他にルビ
ー、焼結金属、一般の金属でも可能である。In addition to ceramic, the material of the guide 8 is ruby,
Sintered metals, hard metals, etc. are also possible. The material of the pipe 10 may be any material as long as it is conductive. In addition to ceramic, the material of the guide sleeve 9 may also be ruby, sintered metal, or general metal.

本実施例では、被加工物Ａとガイド８のクリアランス１
μ程度であり、はとんど無視できる。In this embodiment, the clearance between the workpiece A and the guide 8 is 1
It is about μ and can be almost ignored.

また、以上の説明では、被加工物Ａを矢印Ｙａ、Ｙｂ方
向に移動させる場合について示したが、被加工物Ａを移
動させずに成形用ブロックを移動させることも可能であ
る。Further, in the above description, the case where the workpiece A is moved in the directions of the arrows Ya and Yb has been described, but it is also possible to move the forming block without moving the workpiece A.

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、被加工物を支持体に
同心に保持させて被加工物を回転させてもほとんどフレ
が生じないようにし、絶縁液中で対向させた導電材製の
成形用ブロックとの間で放電による除去加工を行うので
、被加工物に力、歪を与えることがなく、寸法精度円筒
度の良好な微小径ピンを容易に製造することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION According to the present invention, the workpiece is held concentrically with the support so that almost no deflection occurs even when the workpiece is rotated, and the conductive parts facing each other in the insulating liquid are Since removal machining is performed by electric discharge between the pin and the molding block made of wood, no force or distortion is applied to the workpiece, and it is possible to easily manufacture small diameter pins with good dimensional accuracy and cylindricity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明一実施例における微小径ピンの製造方法
に用いる製造装置を示す概略斜視図、第２図（ａ）、（
ｂ）、（Ｃ）は前記実施例における被加工物を支持体で
あるマンドレルに支持させた状態を示す斜視図、断面図
、正面図、第３図及び第４図はそれぞれ本実施例におけ
るマンドレルと被加工物を支持する例を示す側面図、第
５図（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ本実施例における被加
工物の加工例を示す側面図、第６図は従来の微小径ピン
の製造方法を示す側面図である。 Ａ・・・被加工物、１・・・容器、２・・・絶縁液、３
・・・成形用ブロック、４・・・マンドレル（支持体）
、５・・・回転手段、６・・・駆動手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 ３がイド（文的ｆジ 第３図 第４図 第５図 第６図FIG. 1 is a schematic perspective view showing a manufacturing apparatus used in a method for manufacturing a micro-diameter pin according to an embodiment of the present invention, and FIG.
b) and (C) are perspective views, cross-sectional views, and front views showing the state in which the workpiece in the above embodiment is supported by a mandrel serving as a support, and FIGS. 3 and 4 respectively show the mandrel in this embodiment. 5(a) to 5(d) are side views showing an example of machining a workpiece in this embodiment, and FIG. 6 is a side view showing an example of supporting a workpiece in this embodiment. It is a side view showing a manufacturing method. A... Workpiece, 1... Container, 2... Insulating liquid, 3
...Molding block, 4...Mandrel (support)
, 5... Rotating means, 6... Driving means. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure 2 Figure 3 is id (literary fji Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）被加工物を支持体に同心に保持させ、一方、絶縁
液を入れた容器に導電材製の成形用ブロックを設置して
絶縁液に浸漬させ、これら被加工物と成形用ブロックに
電源より放電電力を供給すると共に回転手段により支持
体及び被加工物を回転させながら駆動手段により被加工
物と成形用ブロックとの相対距離を調整し、被加工物と
成形用ブロックとの放電により成形加工を行なうことを
特徴とする微小径ピンの製造方法。(1) The workpiece is held concentrically on a support, while a molding block made of conductive material is placed in a container containing an insulating liquid and immersed in the insulating liquid. While supplying discharge power from the power source and rotating the support and the workpiece using the rotating means, the relative distance between the workpiece and the forming block is adjusted using the driving means, and the electric discharge between the workpiece and the forming block is performed. A method for manufacturing a micro-diameter pin, characterized by performing a molding process. （２）被加工物がこの被加工物を同心に摺動可能に挿通
支持した支持管と、この支持管を挿通支持した案内管に
より支持体に同心に保持されている特許請求の範囲第１
項記載の微小径ピンの製造方法。(2) The workpiece is concentrically held on the support body by a support tube through which the workpiece is slidably inserted and supported concentrically, and a guide tube through which the support tube is inserted and supported.
2. Method for manufacturing a small diameter pin as described in .