(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転可能な台金と、
前記台金の先端に設けられた略半球状部分を有する、超砥粒の電着部と、
前記電着部の先端に設けられた突起状電着部とを備え、
前記突起状電着部の先端が平面形状、球面形状または非球面形状であり、
前記略半球状部分の後側には円柱形状の電着部が設けられ、
前記台金には後端部から先端部に通じる研削液の供給穴が設けられ、
前記突起状電着部にのみ、突起を分割するように溝が設けられている、穴開け用超砥粒工具。
【請求項２】
請求項１記載の穴開け用超砥粒工具を用いてヘリカル送りを行いながら工作物に穴加工する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、穴開け用超砥粒工具およびこれを用いた穴加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の工具としては、セラミックの穴開け用工具が知られている。円柱状の台金の先端部を凸曲面とすることにより、工具寿命を延長できるものである。（例えば、特許文献１）
別の従来のこの種の工具としては、脆性材料用の穴開け用工具が知られている。円柱状の台金の先端部を半球状とし、貫通穴を形成する場合において、貫通穴の抜け際にコバ欠けが生じるのを防止するものである。（例えば、特許文献２）
さらに別の従来のこの種の工具としては、段付き穴形成用のドリルが知られている。（例えば、特許文献３）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９６３２１号公報
【特許文献２】特開２００３−２０５４１０号公報
【特許文献３】特開２００５−１９９６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の穴開け用超砥粒工具では、貫通穴の抜け際に欠けが発生する問題があった。
【０００５】
そこで、この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、工作物に欠けが発生しにくい工具を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に従った穴開け用超砥粒工具は、軸線回りに回転可能な台金と、台金の先端に設けられた略半球状部分を有する、超砥粒の電着部と、電着部の先端に設けられた突起状電着部とを備える。突起状電着部の先端が平面形状、球面形状または非球面形状であり、略半球状部分の後側には円柱形状の電着部が設けられ、台金には後端部から先端部に通じる研削液の供給穴が設けられ、突起状電着部にのみ、突起を分割するように溝が設けられている。
【０００７】
このように構成された穴開け用超砥粒工具においては、電着部の先端に突起状電着部が設けられているため、この部分の作用により、工作物の欠けを防止することができる。
【００１１】
この発明に従った工作物に穴加工する方法は、上記の穴開け用超砥粒工具を用いてヘリカル送りを行いながら工作物に穴加工する方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に従った穴開け用超砥粒工具の正面図である。
【図２】図１中の矢印ＩＩで示す方向から見た、穴開け用超砥粒工具の平面図である。
【図３】図１中の矢印ＩＩＩで示す方向から見た、穴開け用超砥粒工具の底面である。
【図４】図１中の矢印ＩＶで示す方向から見た、穴開け用超砥粒工具の右側面図である。
【図５】図１中の矢印Ｖで示す方向から見た、穴開け用超砥粒工具の左側面図である。
【図６】図５中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図７】図１で示す超砥粒工具の斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態２に従った穴開け用超砥粒工具の正面図である。
【図９】図８中の矢印ＩＸで示す方向から見た、穴開け用超砥粒工具の平面図である。
【図１０】図８中の矢印Ｘで示す方向から見た、穴開け用超砥粒工具の底面である。
【図１１】図８中の矢印ＸＩで示す方向から見た、穴開け用超砥粒工具の右側面図である。
【図１２】図８中の矢印ＸＩＩで示す方向から見た、穴開け用超砥粒工具の左側面図である。
【図１３】図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図１４】図８で示す超砥粒工具の斜視図である。
【図１５】実施例１における実験装置を示す図である。
【図１６】実施例１におけるヘリカルパスを示す図である。
【図１７】従来工具と本発明の工具とにおいて、累積加工穴数と、工作物の最大欠け幅との関係を示すグラフである。
【図１８】従来工具と本発明の工具とにおいて、累積加工穴数と、工作物の最大欠け幅との関係を示すグラフである。
【図１９】従来工具と本発明の工具とにおいて、研削抵抗と、工作物の最大欠け幅との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った穴開け用超砥粒工具の正面図である。図２は、図１中の矢印ＩＩで示す方向から見た、穴開け用超砥粒工具の平面図である。図３は、図１中の矢印ＩＩＩで示す方向から見た、穴開け用超砥粒工具の底面である。図４は、図１中の矢印ＩＶで示す方向から見た、穴開け用超砥粒工具の右側面図である。図５は、図１中の矢印Ｖで示す方向から見た、穴開け用超砥粒工具の左側面図である。図６は、図５中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図７は、図１で示す超砥粒工具の斜視図である。
【００１４】
これらの図を参照して、実施の形態１に従った穴開け用超砥粒工具１は、軸線１０回りに回転可能な台金２０と、台金２０の先端に設けられた略半球状部分を有する、超砥粒の電着部３０と、電着部３０の先端に設けられた突起状電着部４０とを備える。この例では突起状電着部４０の先端は曲面形状であるが、先端が平面形状であってもよい。この例では、突起状電着部４０の先端は球面形状であるが、非球面形状であってもよい。電着部は、先端側の半球状部分３１と、その後側の円柱状部分３２とを有する。
【００１５】
突起状電着部４０には、突起を分割するように横方向に延びる溝４１が設けられている。溝４１には、液通路２１，４２から送られたクーラントが供給される。切削中に溝４１からクーラントが噴出する。台金２０を貫通するように液通路２１，４２が設けられており、円柱状の台金２０は中空形状とされている。
【００１６】
電着部３０および突起状電着部４０には超砥粒としてのダイヤモンド砥粒が電着により固定されている。なお、ダイヤモンド砥粒は、ｃＢＮ砥粒に置き換えられてもよい。
【００１７】
回転楕円体で構成される突起状電着部４０は、半径Ｒａ、楕円の軸方向突出量Ｒｂ、半球状の電着部３０の先端から突起状電着部４０先端までの突出量ｔを有する。
【００１８】
実施の形態１に従った工作物に穴加工する方法は、上記の穴開け用超砥粒工具１を用いてヘリカル送りを行いながら工作物に穴加工する方法である。
【００１９】
この実施の形態の穴開け用超砥粒工具１は、大径のボールエンド工具と、小径の回転楕円体工具を組み合わせた形状を有する。すなわち、この発明をするに当たって、ヘリカル送りを行いながら、脆性材料に穴を開ける場合に工作物の欠けを小さくするために、以下の２つの知見が得られた。
【００２０】
知見１：工作物に下穴があってボールエンド工具で加工すれば欠けは大幅に抑制されるし、ボールエンド工具の寿命が数倍も長くなる。ただし下穴を明ける問題点として、ａ）工程が増える、ｂ）穴加工を成形体、仮焼結体で加工をするため焼結時の収縮で穴位置がずれる、条件によっては不良品になる。
【００２１】
知見２：人為的に微小な欠けを発生させてから穴加工を行うと欠けを小さくすることができる。
【００２２】
これらの知見に基づき、回転楕円体である突起状電着部４０において工作物に最初の欠けを発生させ、全体として最終的に発生する欠けを小さくしている。先端部分の突起状電着部４０が先行穴開け部であり、ボール形状の半球状部分３１が穴拡張部であり、円柱状部分３２が仕上げ部分である。
【００２３】
（実施の形態２）
図８は、この発明の実施の形態２に従った穴開け用超砥粒工具の正面図である。図９は、図８中の矢印ＩＸで示す方向から見た、穴開け用超砥粒工具の平面図である。図１０は、図８中の矢印Ｘで示す方向から見た、穴開け用超砥粒工具の底面である。図１１は、図８中の矢印ＸＩで示す方向から見た、穴開け用超砥粒工具の右側面図である。図１２は、図８中の矢印ＸＩＩで示す方向から見た、穴開け用超砥粒工具の左側面図である。図１３は、図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。図１４は、図８で示す超砥粒工具の斜視図である。
【００２４】
これらの図を参照して、実施の形態２に従った穴開け用超砥粒工具１では、先端の突起状電着部４０の径が実施の形態１に従った穴開け用超砥粒工具１よりも大きい点で、実施の形態１に従った穴開け用超砥粒工具１と異なる。
【００２５】
セラミックス部品の穴加工では貫通穴出口部の欠け発生が問題となっており、この欠けを抑制することが重要な課題となっている。その対策として従来は、表裏両面から穴加工を行う方法、欠けが生じた面の取り代を大きくして穴加工後に研削を行う方法、加工条件を緩やかにして欠けを小さくする方法などが行われているが、いずれの方法も加工時間を長くしている。
【００２６】
そこで、本研究ではヘリカルボーリング加工時に発生した欠けの形状および研削抵抗を解析することで、欠け発生メカニズムを解明し、欠けを抑制するための加工方法、砥石形状、研削加工条件を提案し、工程の簡素化、加工時間の短縮、研削代の低減等を図って、大幅なコストダウンをすることを目的としている。
【００２７】
（実施例１）
図１５は、実施例１における実験装置を示す図である。図１６は、実施例１におけるヘリカルパスを示す図である。この発明では、工具管理、および使用工具本数を減らすためにヘリカル穴加工を前提としている。
【００２８】
図１５で示すように、自転および公転可能なチャック１２０に、穴開け用超砥粒工具１が取付けられている。穴開け用超砥粒工具１には、ノズル１１０からクーラントが吹き付けられている。さらに、穴開け用超砥粒工具１の先端からも軸心クーラントが噴出する。
【００２９】
工作物１３０は動力計１４０により保持されている。動力計１４０はチャージアンプ１５０およびメモリレコーダ１６０に接続されており、切削時の各種パラメータを記憶することができる。
【００３０】
以下の条件で穴開けのテストを行った。
研削工具（穴開け用超砥粒工具１）：ＳＤ１００Ｐ（半球状の電着部３０の直径：１０ｍｍ、突起状電着部４０の直径２Ｒａ：４ｍｍ、Ｒｂ：０．５ｍｍ、ｔ：１ｍｍ、溝４１の幅：１ｍｍ）
超砥粒の種類：ダイヤモンド
工作物：Ａｌ２Ｏ３（Ａ４７９）  板厚１０ｍｍ
主軸回転数Ｎｓ：５０００ｍｉｎ−１
公転方向：Ｃ．Ｃ．Ｗ．（反時計回り）
公転半径Ｒｒｅ：２ｍｍ
送り速度Ｖｗ：３００ｍｍ／ｍｉｎ
砥石切込み量Δ：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．
クーラント  ソリュブルＪＩＳ  Ｗ２−１外部および軸心給油
比較のため、突起状電着部４０が存在せず、半球状の電着部３０を有するサンプル（ボールエンド工具）も準備し、これらを用いてテストを行った。
【００３１】
テストの結果を図１７で示す。図１７中の□は、比較品であるボールエンド工具における累積加工穴数を示し、○は本発明品を示す。
【００３２】
本発明品では、累積加工穴数が多くなっても、工作物の欠け幅が小さく保たれていることがわかる。
【００３３】
（実施例２）
実施例２では、公転半径Ｒｒｅを１ｍｍとして、それ以外は実施例１と同じとしてテストを行った。その結果を図１８および図１９に示す。図１８を参照して、従来のボールエンド工具では、３０穴加工後から、最大欠け幅が大きくなった。そして５０穴加工で工具は寿命となった。図１９を参照して、従来のボールエンド工具では、研削抵抗が６００Ｎを超えると著しい欠けの増大が認められた。本発明の工具では、研削抵抗が６００Ｎを超えても欠けの増大が僅かであった。
【００３４】
図１８および図１９から、本発明品である提案工具は、工作物の最大欠け幅が小さく保たれていることがわかる。
【００３５】
今回開示された実施の形態および実施例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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ガラス、セラミックス、シリコンなどの高硬度な脆性材料の穴開け加工に用いられることが考えられる。
【符号の説明】
【００３７】
１  穴開け用超砥粒工具、１０  軸線、２０  台金、２１，４２  液通路路、３０  電着部、３１  半球状部分、３２  円柱状部分、４０  突起状電着部、４１  溝。
【図１】
0005890699.tif 000002
【図２】
0005890699.tif 000003
【図３】
0005890699.tif 000004
【図４】
0005890699.tif 000005
【図５】
0005890699.tif 000006
【図６】
0005890699.tif 000007
【図７】
0005890699.tif 000008
【図８】
0005890699.tif 000009
【図９】
0005890699.tif 000010
【図１０】
0005890699.tif 000011
【図１１】
0005890699.tif 000012
【図１２】
0005890699.tif 000013
【図１３】
0005890699.tif 000014
【図１４】
0005890699.tif 000015
【図１５】
0005890699.tif 000016
【図１６】
0005890699.tif 000017
【図１７】
0005890699.tif 000018
【図１８】
0005890699.tif 000019
【図１９】
0005890699.tif 000020