(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換部品として利用される金属板の表面への溝の形成に用いられる型付きロールの製作において、元ロールの外周面の周方向に沿って連続するスリット状の転写溝をピッチＬｇで複数条に亘って形成して前記型付きロールを製作するものであり、硬質材料から略長方形の角状に形成されている切削工具の製造方法であって、前記元ロールに押し当てられる切削工具の表面には、前記元ロールの表面を切削することで前記転写溝を形成する複数の切削刃が、ワイヤ径が１００μｍ以上の放電ワイヤを用いた放電加工で溝を形成することにより形成され、前記複数の切削刃のピッチＬｃが、１００μｍ以上であり、かつ、転写溝のピッチＬｇの整数倍ｎ（ｎは２以上）とされていることを特徴とする切削工具の製造方法。
【請求項２】
前記複数の切削刃は、刃幅ｄが１０〜１０００μｍとされ、切削刃のピッチＬｃのピッチが１００μｍ〜１０００μｍとされていることを特徴とする請求項１に記載の切削工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型付きロールの表面に微細な転写溝を形成する際に用いられる切削工具の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放熱部品や熱交換部品の表面には、熱交換率の向上を意図し、スリット状の微細な溝が複数形成されている場合がある。このように部材の表面に微細な溝を形成する際には、型付きロールを用いた転写圧延で行われることが一般的である。すなわち、表面に微細な転写溝が予め形成された型付きロールを金属板の表面に押し付けることで転写溝のパターンを金属板の表面に転写し、放熱部品や熱交換部品の表面に転写溝を複数条に亘って加工している。
【０００３】
ところで、転写圧延を繰り返し行うと摩耗により転写溝の溝形状が損耗するため、一定期間毎に型付きロールの再研磨（再度の溝形成）が必要となる。また、新たに型付きロールを作製する場合にも、元ロールの表面に転写溝のパターンを新たに形成しなくてはならない。これらの場合には、いずれも元ロールに対して微細な転写溝の溝加工を行わなくてはならない。
【０００４】
このように元ロールに対して溝加工を行う方法としては、特許文献１に示すようなダイヤモンド工具を用いる方法が最も簡便なものとして知られている。この特許文献１の方法は、先端が尖ったダイヤモンドチップを切削の工具として用い、回転する元ロールの外周面にダイヤモンドチップの先端を押し付けてその表面を削ることにより、ロール表面にＶ型やＵ型の溝を１条ずつ加工するものである。
【０００５】
この特許文献１の加工方法は、非常に簡便に溝を形成する方法であるが、溝を１条ずつ形成していくため、あまり加工効率が良いものとは言えない。特に、上述した放熱部品や熱交換部品のように微細な転写溝を非常に多数形成しなくてはならない場合には、１条ずつ加工していたのでは加工に多大な時間や手間がかかってしまう。また、形成しようとする溝が螺旋状のように連続したものでは、ロール転写時に被転写材が転写方向に対して直角方向（板幅方向）へずれて行くためコイル状の長い転写材を連続して製造することができない。このため、溝を複数本に分けて、ロールの周方向に平行に加工するためには、刃先の位置合わせなどが度々行う必要があり、工程が極めて複雑なものとなってしまう。
【０００６】
そこで、特許文献２には、複数条の溝を備えたブロックドレッサ用金具を切削用の工具として用いる技術が開示されている。この特許文献２の工具は、工具の表面に複数の切削刃を有するものであり、１回の加工でロール表面に複数条の転写溝を一度に加工できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１５３５５３号公報
【特許文献２】特開昭６３−１５６６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献２のブロックドレッサ用金具のような工具を用いた場合には、溝加工の速度や効率は飛躍的に向上する。しかし、その一方で、切削工具自体を加工することが困難になり、加工できたとしても切削工具のコストが高騰してしまうという問題も発生する。
すなわち、切削工具に用いられる超硬材料などに溝を加工する技術としては、放電加工やエッチング加工が一般的である。ところが、切削工具に形成される溝は、溝幅が１０μｍで溝ピッチが１００μｍ程度と非常に微細なものであり、放電加工やエッチング加工で加工できる溝サイズの限界に近く、その加工は極めて困難である。例えば、放電加工で溝加工を行う場合であれば、放電ワイヤの径は現在流通するものの中で最も小さいものでも１００μｍ程度と太く、放電ワイヤのサイズと同じようなピッチや溝幅で溝加工すること
は極めて困難である。
【０００９】
加えて、放電ワイヤは、径が細くなればなるほど加工中に断線などを起こしやすくなるので、用いるワイヤの径が小さすぎると、断線したワイヤの取り替えなどに手間や時間がかかり、切削工具の価格を高騰させる原因ともなってしまう。
一方、エッチング加工で溝を形成することもできるが、エッチング加工で微細な溝を得ようとすると溝形状がエッジ状とならない場合が多い。つまり、エッチングを行う際には、溝の開口縁付近はどうしても他の場所に比べて溶解が進行しやすくなり、開口縁が丸まったような形状となってしまうことが多い。当然、このような方法で得られる切削工具を用いて転写溝を加工しても、転写溝の形状が所望のものとはならなくなり、ひいてはこの転写溝を用いて形成された放熱部品や熱交換部品の熱交換性能をも悪化させる原因となってしまう。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、溝幅や溝ピッチの小さい微細な溝を低コストで効率よく形成することができる切削工具の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の切削工具の製造方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の切削工具の製造方法は、熱交換部品として利用される金属板の表面への溝の形成に用いられる型付きロールの製作において、元ロールの外周面の周方向に沿って連続するスリット状の転写溝をピッチＬｇで複数条に亘って形成して前記型付きロールを製作するものであり、硬質材料から略長方形の角状に形成されている切削工具の製造方法であって、前記元ロールに押し当てられる切削工具の表面には、前記元ロールの表面を切削することで前記転写溝を形成する複数の切削刃が、ワイヤ径が１００μｍ以上の放電ワイヤを用いた放電加工で溝を形成することにより形成され、前記複数の切削刃のピッチＬｃが、１００μｍ以上とされ、かつ、転写溝のピッチＬｇの整数倍ｎ（ｎは２以上）とされていることを特徴とするものである。
【００１２】
好ましくは、前記複数の切削刃は、刃幅ｄが１０〜１０００μｍとされ、切削刃のピッチＬｃのピッチが１００μｍ〜１０００μｍとされているとよい。
【００１３】
好ましくは、前記切削工具の工具幅Ｗは、前記切削刃の配設数をｍとした場合に、ｎ×Ｌ×ｍとされているとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の切削工具の製造方法によれば、溝幅や溝ピッチの小さい微細な溝を低コストで効率よく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は本発明の放熱部品や熱交換部品の製造方法を示す図であり、（ｂ）は型付きロールを用いた転写圧延の工程を示した図である。
【図２】第１実施形態の切削工具を用いて元ロールに対し転写溝を加工する方法を示した図である。
【図３】第１実施形態の切削工具の拡大図である。
【図４】（ａ）は第１実施形態の切削工具の寸法を示した図であり、（ｂ）は第２実施形態の切削工具の寸法を示した図であり、（ｃ）は従来例の切削工具の寸法を示した図である。
【図５】第１実施形態の切削工具を用いて元ロールの表面に転写溝を形成する方法を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
以下、本発明の切削工具１及び切削方法を図を基に説明する。
本発明の切削工具１は、切削対象物である金属板などの表面に押し付けられてミクロンオーダーの微細なパターンや溝を加工する工具であり、本実施形態では型付きロール２の
製作や再研磨（転写溝３の再形成）などに用いられる。具体的には、放熱プレートや熱交換プレートなどの熱交換部品の製造などに用いられる型付きロール２の表面には、転写圧延で金属板の表面に微細な溝を形成する転写溝３が複数条に亘って形成されている。そして、切削工具１は、使用済みのロールを巻き替えたり新しいロールを製作したりするために用いられる。以降では、まず切削工具１の説明に先立ち、本発明の切削工具１を用いて製作される型付きロール２及びこの型付きロール２を用いて製作される熱交換部品について説明する。なお、熱交換部品として熱交換プレート４を例示し、説明を進める。
【００１７】
上述した熱交換プレート４は、熱交換器の内部に収容されて熱交換を行うアルミなどの板部材であり、表面積（熱交換面積）を拡大するために板表面にミクロンオーダの溝が複数条に亘って形成されている。そして、このようなミクロンオーダの溝をアルミなどの金属板の表面に形成する際には、上述した型付きロール２を用いた転写圧延が行われる。
図１（ａ）は型付きロール２を用いた転写圧延の方法を模式的に示したものである。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、熱交換プレート４を製作する際は複数のロールを備えた加工装置５が用いられる。この加工装置５は、圧延前の金属板を移送する上下一対の移送ロール（入側ロール６）と、移送ロールで移送されてきた金属板に対して転写圧延を行う型付きロール２及び支持ロール７と、圧延された金属板を移送する上下一対の移送ロール（出側ロール８）と、を有している。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、型付きロール２の外周面には、周方向に沿って転写溝３が複数条に亘って形成されている。それぞれの転写溝３は、型付きロール２の軸心の回りを１周するように環状に繋がっており、軸芯方向に距離をあけて互いに平行に形成されている。
また、型付きロール２の下方には支持ロール７が設けられている。この支持ロール７と型付きロール２との間に板部材を挿し込み、これらのロール間で板部材を挟持して転写圧延すれば、板部材の表面に転写溝３が転写圧延されて、熱交換プレート４の微細な溝を形成することが可能となる。
【００２０】
ところで、上述した型付きロール２を用いた転写圧延を繰り返すと、ロールが摩耗して転写溝３の形状が所望の形状から外れるので、新たに元ロール１０（外周表面に溝が形成される前のロール、すなわちプレーンロール）を用意して、その表面に対して新たに転写溝３を形成する作業（再研磨作業）が必要となる。また、新たに型付きロール２を作製する場合にも、元ロール１０に対する同様な転写溝３の形成が必要となる。次に、このような転写溝３を元ロール１０の表面に形成（転写）する方法について説明する。
【００２１】
まず、図２（ａ）に示すように、転写溝３を形成する際には、まず回転する元ロール１０の外周面に、切削工具１の先端（図例では下端）を押し付ける。この切削工具１の押し付け面（下面）には、さらに下方に向かって面状に突出した部分があり、この突出した部分には複数の切削刃１１が設けられている。これら複数の切削刃１１は、いずれも刃先を下方に向けるようにして取り付けられており、互いに元ロール１０の軸芯方向に一定のピッチをあけて配備されている。それゆえ、切削刃１１を元ロール１０の外周面に押し付けたままの元ロール１０を１周回転させれば、元ロール１０の回転に伴って切削刃１１が元ロール１０の外周面を周方向に沿って彫り進み、周方向に連続して繋がった転写溝３が元ロール１０の外周面に一度に複数条に亘って形成される。
【００２２】
このようにして複数条の転写溝３が形成されたら、図２（ｂ）に示すように、切削工具１を元ロール１０の外周面から引き離す。そして、切削刃１１を元ロール１０の軸芯方向に沿って切削工具１の幅の分だけ水平に移動させ、先に形成された複数の転写溝３に隣接するように新たに複数の転写溝３を形成する。
このように切削刃１１による切削と切削刃１１の移動とを交互に繰り返せば、元ロール１０の表面に複数条毎に転写溝３を連続して形成することが可能となる。
【００２３】
ところで、上述した切削工具１は、一般にタングステンなどを含む超硬合金やＳＫ鋼から形成されているため、このような超硬材料に加工を行う際には、放電加工やエッチング加工などの加工方法が一般には採用される。
ところが、型付きロール２に形成しようとする転写溝３のサイズやピッチが非常に微細
な場合（例えば溝幅が１０μｍで溝ピッチが１００μｍ程度の場合）には、放電加工やエッチング加工など加工方法を採用することは極めて困難である。というのも、このような溝幅や溝ピッチは加工限界に近く、その加工は極めて困難である。また、加工ができたとしても手間や時間が嵩んで切削工具１の価格が高騰したり、所望の形状の転写溝３を形成できなくなる可能性が高い（「発明が解決しようとする課題」を参照）。
【００２４】
そこで、本発明の切削工具１では、スリット状の転写溝３をピッチＬｇで複数条に亘って形成する際には、上述した複数の切削刃１１のピッチＬｃを転写溝３のピッチＬｇの整数倍ｎとなるようにしておく。そして、切削刃１１を押し付けて転写溝３を形成すると共に切削工具１を元ロール１０の軸心方向に沿ってピッチＬｇだけ移動させるという形成操作をｎ回に亘って繰り返すことで、元ロール１０の表面に複数条の転写溝３を形成しているのである。このような切削工具１や切削方法であれば、切削工具１に形成される切削刃１１のピッチＬｃを転写溝３のピッチＬｇよりも大きくできるので、通常の放電加工のような手段で容易に切削刃１１を形成でき、切削工具１の価格を高騰させる虞もない。
【００２５】
言い換えれば、本発明の切削工具１は、ピッチＬｇ毎にｎ回に分けて転写溝３を形成する切削方法を採用すると共に、このような切削方法が可能となるようなピッチＬｃに切削刃１１を配備することにより、切削刃１１の製作コストを低く抑えられるようにしたものということもできる。次に、第１実施形態の切削工具１について説明する。
図３は、第１実施形態の切削工具１を正面下斜め方向から見たものである。
【００２６】
図３に示すように、第１実施形態の切削工具１は、炭化タングステンなどを含む粉末焼結した超硬材料や工具鋼など熱処理を行った硬質材料から略長方形の角状に形成されている。切削工具１の表面には、工具本体を加工機などに固定するための固定用孔１２が、工具本体を貫通するように設けられている。また、切削工具１の下面は、幅方向の中途側が両端側に比べて下方に向かって突出（膨出）しており、この突出した部分に上述した切削刃１１が複数設けられている。これら複数の切削刃１１は、板幅方向にピッチＬｃ毎に放電加工で板厚方向に沿って溝１３を形成することにより形成されるものであり、溝１３が形成されなかった部分が下方に向かって突出して刃先となっている。
【００２７】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、複数の切削刃１１の並び方を、本発明の切削工具１と従来例の切削工具１とで比較して示したものである。なお、図４（ａ）は第１実施形態の切削工具１、図４（ｂ）は第２実施形態の切削工具１、図４（ｃ）は従来例の切削工具１０１について示したものである。
また、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す切削工具１は、刃幅ｄの切削刃１１をピッチ幅Ｌｃで複数条に亘って備えており、いずれも元ロール１０の外周面に溝幅ｄの転写溝３をピッチ幅Ｌｇで複数条に亘って形成するために用いられる。
【００２８】
図４（ａ）に示すように、第１実施形態の切削工具１は、切削工具１の突出した部分の横幅（工具幅）がＷとされており、この突出した部分の下面には下方に向かって複数の切削刃１１が形成されている。これらの切削刃１１は刃幅ｄが１０μｍ以上で１０００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上で２００μｍ以下とされている。また、第１実施形態の切削工具１に形成される切削刃１１のピッチＬｃは、１００μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上で１０００μｍ以下とされている。このピッチＬｃは、最終的に形成しようとする切削刃１１のピッチ幅Ｌｇの２倍となっている。
【００２９】
次に、図４（ａ）に示す切削工具１を用いて溝幅ｄでピッチ幅Ｌｇの転写溝３を複数条に亘って元ロール１０の表面に形成する方法、言い換えれば第１実施形態の切削方法を、図５（ａ）〜図５（ｄ）を用いて説明する。
図５（ａ）に示すように、元ロール１０（外周表面に溝が形成される前のロール）の一方端側であって、元ロール１０の表面から一定の距離だけ離れた位置（図例では上方に離れた位置）に切削工具１を移動させる。このとき、切削工具１の下面には、下方に向かって突出した刃幅ｄの切削刃１１が水平方向にピッチＬｃで複数（図例では３箇所）設けられている。なお、この切削刃１１のピッチＬｃは、最終的に元ロール１０に形成しようとしている転写溝３のピッチ幅Ｌｇの２倍となっている。
【００３０】
図５（ｂ）に示すように、切削工具１を元ロール１０の表面に接触するまで近接させる
と、切削刃１１が元ロール１０の内部に入り込む。そして、この状態で元ロール１０を回転させると、切削刃１１が元ロール１０表面を周方向に沿って掘り進み、周方向に連続して繋がった転写溝３が複数条に亘って形成される。
次に、図５（ｃ）に示すように、切削工具１を元ロール１０の軸芯方向に沿って距離Ｌｇだけ水平移動させる。第１実施形態の切削工具１では、上述したように切削刃１１のピッチＬｃが転写溝３のピッチ幅Ｌｇの２倍となっているので、距離Ｌｇだけ水平移動した位置（図５（ｃ）に示す位置）でも転写溝３を形成することができる。切削工具１を元ロール１０の軸芯方向に沿って距離Ｌｇだけ移動させるための機構は、旋盤などの工作機械に備えられている移動機構を用いることができるため、μオーダでの精確な距離移動が可能である。
【００３１】
図５（ｄ）では、図５（ｂ）での操作と同様な操作を行って、切削工具１を元ロール１０の表面に接触するまで近接させ、切削刃１１でロール表面を周方向に沿って掘り進めることで周方向に連続して繋がった転写溝３を複数条に亘って形成する。
このようにして溝幅ｄの転写溝３がピッチ幅Ｌｇで元ロール１０の表面に形成されたら、切削工具１を工具幅Ｗだけ水平に移動させ、移動させた位置で再び上述した操作を繰り返して新たな転写溝３を作製する。この切削工具１を水平移動させる距離（工具幅Ｗ）は、切削工具１に設けられる切削刃１１の刃数をｍ、切削刃１１のピッチＬｃを転写溝３のピッチ幅Ｌｇで除した数をｎとした場合に、Ｌｇ×ｎ×ｍの幅となる。このようにすれば、切削工具１を工具幅Ｗだけ水平に移動させた後も、転写溝３を連続して同じピッチで形成できるからである。
【００３２】
このようにして切削刃１１のピッチＬｃを最終的に形成しようとする切削刃１１のピッチ幅Ｌｇの２倍とすれば、１回目の転写圧延で転写溝３を形成した後、切削工具１をピッチＬｇだけ移動させた上で２回目の転写圧延が可能となり、切削刃１１のピッチ幅Ｌの転写溝３を２回に分けて形成できる。
例えば図４（ｃ）に示す従来例の切削工具１０１を用いた場合であれば、その表面には刃幅ｄの切削刃１１１が形成されていて、元ロール１０の表面に溝幅ｄの転写溝１０３をピッチ幅Ｌｇで複数条に亘って形成できるようになっている。このような従来の切削工具１０１を用いて転写溝１０３をピッチＬｇ＝１００μｍで形成する場合を考える。
【００３３】
このとき、溝幅ｄを差し引くと、ロール表面には溝幅がＬｇ−ｄの転写溝１０３を形成する必要があり、ワイヤ径１００μｍ以下と非常に細い放電ワイヤを用いなくてはならない。ところが、このように細い放電ワイヤを用いて放電加工を行うことは非常に困難であり、作業が可能であったとしても非常に手間や時間がかかるものとなる。また、このように細い放電ワイヤは断線等を起こしやすくなるので、断線した放電ワイヤの取り替えなどに手間や時間がかかり、切削工具１０１の価格を高騰させる原因ともなってしまう。
【００３４】
しかしながら、第１実施形態の切削方法で形成される切削刃１１のピッチＬｃは転写溝３のピッチＬｇにかかわらず大きな値とできるので、放電加工のような一般的な加工手段でも容易に切削刃１１を形成することができ、切削工具１の価格を高騰させる虞もない。
例えば、図４（ａ）に示す第１実施形態の切削工具１の場合であれば、切削刃１１は転写溝３のピッチ幅Ｌｇに対して２倍の間隔で形成すればよい。つまり、第１実施形態の切削工具１を用いて転写溝３をピッチ幅１００μｍで形成する場合であっても、切削刃１１のピッチは２００μｍで良い。それゆえ、第１実施形態の切削工具１を製作する際には、ワイヤ径が１００μｍ以上の一般的な放電ワイヤを用いることができ、細径の放電ワイヤを用いることで製作コストを高騰させてしまう虞は全くないのである。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の切削工具１を説明する。
【００３５】
第１実施形態では複数の切削刃１１のピッチＬｃは転写溝３のピッチＬｇの２倍とされていたが、この切削刃１１のピッチＬｃは以降に示す第２実施形態のように転写溝３のピッチＬｇの３倍とされていても良いし、４以上の整数倍（ｎ倍）とされていても良い。
図４（ｂ）に示すように、第２実施形態の切削工具１は、切削刃１１のピッチ幅Ｌｃが転写溝３のピッチ幅Ｌｇに対して３倍となるように形成されている。このような第２実施
形態の切削工具１を用いて元ロール１０の表面に転写溝３を形成する際には、１回目の転写圧延で転写溝３を形成した後、切削工具１をピッチＬｇだけ移動させて２回目の転写圧延を行い、さらに切削工具１をピッチＬｇだけ移動させて３回目の転写圧延を行って、切削刃１１のピッチ幅Ｌｇの転写溝３を３回に分けて形成すればよい。
【００３６】
言い換えれば、本発明の切削工具１では、切削工具１を移動させる回数ｎを大きくすればするほど、転写溝３の溝ピッチＬｇを小さくすることができ、ワイヤ径を変えることなく転写溝３のピッチだけを狭くすることが可能となるのである。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【００３７】
１  切削工具
２  型付きロール
３  転写溝
４  熱交換プレート
５  加工装置
６  入側ロール
７  支持ロール
８  出側ロール
１０  元ロール
１１  切削刃
１２  固定用孔
１３  溝
ｄ  切削刃（転写溝）の刃幅
Ｌｇ  切削刃（転写溝）のピッチ幅
ｍ  1つの切削工具に設けられる切削刃の刃数
Ｗ  切削工具の工具幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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