(57)【要約】【課題】  ダイヤモンド工具によっても加工困難な、鉄系あるいはガラス系であって難削材といわれる材料の加工に対しても加工性能、工具寿命とも十分な性能を示すマイクロ回転工具を提供することを課題とする。【解決手段】  マイクロ回転工具１は、超硬合金材料からなる軸対称のシャンク部２と、バインダレス微粒高純度ＣＢＮ多結晶体材料からなりシャンク部２の端面にシャンク部の中心軸線２１と同心状に接合されているビット部３とを有している。ビット部３がシャンク部２と接合されている側と反対側の端面には、複数の四角錐３２が互いに密に隣り合って整列する多刃先端切れ刃３１が形成されている。これらの四角錐３２は、隣り合う２つの四角錐３２の互いに向き合う２つの錐平面３３が互いに６０度±５度の角度で交差しており、各四角錐３２は、互いに直交する２つの整列方向において、０．０６ｍｍ〜０．１ｍｍのピッチで整列している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超硬合金材料からなる軸対称のシャンク部、及び、
バインダレス微粒高純度ＣＢＮ多結晶体材料からなり、上記シャンク部の端面に上記シャンク部の中心軸線と同心状に接合されているビット部
を有するマイクロ回転工具であって、
上記ビット部の上記接合側と反対側の端面には、複数の四角錐が互いに密に隣り合って整列する多刃先端切れ刃が形成されているとともに、これらの四角錐は、隣り合う２つの四角錐の互いに向き合う２つの錐平面が互いに６０度±５度の角度で交差しており、
上記ビット部の側面には、複数の側部切れ刃が形成されていること
を特徴とするマイクロ回転工具。
【請求項２】
請求項１に記載されたマイクロ回転工具において、
上記シャンク部の中心軸線は、実質的に上記側部切れ刃のすくい面の延長面上に存在すること
を特徴とするマイクロ回転工具。
【請求項３】
請求項１に記載されたマイクロ回転工具において、
上記四角錐は、２つの整列方向において、０．０６ｍｍ〜０．１ｍｍのピッチで整列していること
を特徴とするマイクロ回転工具。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載されたマイクロ回転工具において、
上記シャンク部の中心軸線は、上記多刃先端切れ刃の中央にある４つの四角錐について、これらを区切る４つの境界線の交点を通り、これにより、このマイクロ回転工具がマイクロエンドミルとしての使用に適したものであること
を特徴とするマイクロ回転工具。
【請求項５】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載されたマイクロ回転工具において、
上記シャンク部の中心軸は、上記多刃先端切れ刃の四角錐のうちの１つの頂点を通り、これにより、このマイクロ回転工具がマイクロドリルとしての使用に適したものであること
を特徴とするマイクロ回転工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロエンドミル、マイクロドリルなどのマイクロ回転工具、特に難加工性材料あるいはダイヤモンド工具では難しい鉄系あるいはガラス系材料などの微細加工に適したマイクロ回転工具、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＢＮ（立方晶窒化硼素）はダイヤモンドに次ぐ硬度を有する。これをＣｏ、ＴｉＮなどのバインダによって、あるいはＭｇ３ＢＮ３を触媒として焼結した多結晶体は、現在では工具材料として広く利用されている。近年開発されたバインダや触媒を使用しないＣＢＮ焼結体、特に、直接変換焼結法によって製造したＣＢＮ粒径０．５μｍ以下、ＣＢＮ体積率９９．９％以上である微粒高純度ＣＢＮ焼結体は、微粒であることとバインダあるいは残留触媒が含まれないことから機械特性、熱特性に優れているとの報告がなされている（非特許文献１参照）。
【０００３】
近年の電子技術、バイオ技術の発展に対応して、特殊材料の加工技術、小型の部品の加工技術、あるいは、これらを製造するための金型加工技術には従来にない特殊なものが求められている。このような要請に応えて本発明者は、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に示されるようなマイクロダイヤモンド工具等を開発してきた。
【０００４】
しかしながら、ダイヤモンドは金型加工では必須となる鉄系の材料の加工に適しておらず、また、ガラス系の材料に対しては高い加工性能は示すが、期待されるほど長い工具寿命を示さない点で十分とは言えない。
【特許文献１】特許第３６４０２５０号明細書
【特許文献２】特許第３６４０２５６号明細書
【特許文献３】特開２００３−３１１５２３号公報
【非特許文献１】NEW DIAMOND  Vol. 15  No. 4  P. 14 - 19
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑み、ダイヤモンド工具によっても加工困難な、鉄系あるいはガラス系であって難削材といわれる材料の加工に対しても加工性能、工具寿命とも十分な性能を示すマイクロ回転工具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明の解決手段は、超硬合金材料からなる軸対称のシャンク部、及び、バインダレス微粒高純度ＣＢＮ多結晶体材料からなり、上記シャンク部の端面に上記シャンク部の中心軸線と同心状に接合されているビット部を有するマイクロ回転工具であって、上記ビット部の上記接合側と反対側の端面には、複数の四角錐が互いに密に隣り合って整列する多刃先端切れ刃が形成されているとともに、これらの四角錐は、隣り合う２つの四角錐の互いに向き合う２つの錐平面が互いに６０度±５度の角度で交差しており、上記ビット部の側面には、複数の側部切れ刃が形成されていることを特徴とするマイクロ回転工具である。
【０００７】
第２番目の発明の解決手段は、第１番目の発明のマイクロ回転工具において、上記シャンク部の中心軸線は、実質的に上記側部切れ刃のすくい面の延長面上に存在することを特徴とするマイクロ回転工具である。
【０００８】
第３番目の発明の解決手段は、第１番目の発明のマイクロ回転工具において、上記四角錐は、２つの整列方向において、０．０６ｍｍ〜０．１ｍｍのピッチで整列していることを特徴とするマイクロ回転工具である。
【０００９】
第４番目の発明の解決手段は、第１番目から第３番目までの発明のマイクロ回転工具において、上記シャンク部の中心軸線は、上記多刃先端切れ刃の中央にある４つの四角錐について、これらを区切る４つの境界線の交点を通り、これにより、このマイクロ回転工具がマイクロエンドミルとしての使用に適したものであることを特徴とするマイクロ回転工具である。
【００１０】
第５番目の発明の解決手段は、第１番目から第３番目までの発明のマイクロ回転工具において、上記シャンク部の中心軸は、上記多刃先端切れ刃の四角錐のうちの１つの頂点を通り、これにより、このマイクロ回転工具がマイクロドリルとしての使用に適したものであることを特徴とするマイクロ回転工具である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のマイクロ回転工具において、ビット部３の材料として使用されているバインダレス微粒高純度ＣＢＮ多結晶体は、粒径が小さいため鋭利な刃を形成することができるとともに、バインダによって結合されるものではないため、バインダ材料が被加工物材料へ拡散することによる刃先の損耗が少ない。特にマイクロ回転工具にあっては、工具自体の大きさと比較したとき大量の材料、しかも、多くの場合難削材料を、除去しなければならないことから、また、工具の交換による切削加工の途切れがないようにワンパスで切削することが要求される場合が多いことから、本発明においてバインダレス微粒高純度ＣＢＮ多結晶体が用いられていることは大きな効果をもたらす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施例１
図１は、実施例１のマイクロエンドミルとしての使用に適したマイクロ回転工具の説明図であって、（Ａ）は工具の歯先側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は多刃先端切れ刃の中心部の四角錐を示す斜視図である。
【００１３】
本実施例のマイクロ回転工具１は、超硬合金材料からなる軸対称のシャンク部２と、バインダレス微粒高純度ＣＢＮ多結晶体材料からなりシャンク部２の端面にシャンク部の中心軸線２１と同心状に接合されているビット部３とを有している。
【００１４】
なお、ここで、バインダレス微粒高純度ＣＢＮ多結晶は、酸素不純物が０．００３ｗｔ％以下で、密度、粒径、結晶性を制御したｈＢＮ高純度成形体を摂氏２４００度前後で超高圧発生装置を用いて直接変換焼結したものであり、ＣＢＮ粒子が体積比で９９．９％以上含有され、粒径が０．５μｍ以下のものである。
【００１５】
上記ビット部３がシャンク部２と接合されている側と反対側の端面には、複数の四角錐３２が互いに密に隣り合って整列する多刃先端切れ刃３１が形成されている。これらの四角錐３２は、隣り合う２つの四角錐３２の互いに向き合う２つの錐平面３３が互いに６０度±５度の角度で交差しており、各四角錐３２は、互いに直交する２つの整列方向において、０．０６ｍｍ〜０．１ｍｍのピッチで整列している。
【００１６】
ビット部３の側面には、複数（この実施例の場合は８個）の側部切れ刃３５が形成されており、シャンク部２の中心軸線２１が、実質的に側部切れ刃３５のすくい面３５１の延長面上に存在するようにすくい面３５１は形成されている。
【００１７】
ビット部３の直径は０．３ｍｍ〜２．００ｍｍとすることができ、上記四角錐は直径方向に最大で３５個程度まで整列させることができる。
【００１８】
この実施例は、マイクロエンドミルとしての使用に適したマイクロ回転工具の例であって、横加重を受けることによる折損あるいは曲がりを防止するため、シャンク部２の元の部分はビット部よりも大きな直径とされている。また、ドリルと異なって工具の軸方向への加工が実質的にない。そのため、図１（Ｃ）に示すように、シャンク部２の中心軸線２１は、多刃先端切れ刃３１の中央にある４つの四角錐３２に着目したとき、これらを区切る４つの境界線の交点を通るように各四角錐３２が配置される。
【００１９】
この実施例のマイクロ回転工具の製造工程を図２に基づいて説明する。まず、適宜の大きさのブロック状に切り分けたバインダレス微粒高純度ＣＢＮ多結晶体のビット素材ａ１と出来上がりのシャンク部２よりも大径の円筒部を有するシャンク素材ｂ１とを準備する。図２（Ａ）に示されるようにシャンク素材ｂ１の端面にビット素材ａ１を載せて、これを蝋付けする。
【００２０】
次に、蝋付けにより一体化されたビット素材ａ１とシャンク素材ｂ１とを図２（Ｂ）に示すように連続した円筒状に研磨する。このビット素材ａ１の端面に複数の四角錐３２が互いに密に隣り合って整列する多刃先端切れ刃３１を形成する。このような四角錐の並びは角６０度±５度を持つ研磨工具Ｔ１を用いて直交する２方向から研磨すれば得られる。
【００２１】
上記四角錐の加工で使用した研磨工具Ｔ１の例を示すと、研磨工具Ｔ１は断面が四角錐の並びと相補的な輪郭を持った鋳鉄の円筒状体であり、これに粒径１／４μｍ以下ダイヤモンドパウダーをオリーブオイル中に分散させたスラリーをノズルＮから注ぎながら研磨するものである。
【００２２】
上記角を６０度±５度としたのは以下の理由による。すなわち、四角錐の頂部（先端部）はある程度の丸みを持つのが避けられない。そのため、これよりも鋭角にすると多刃先端切れ刃３１の前面から見た面積が、切削能力において劣る丸みの部分で占められることになるため、かえって完成したマイクロ回転工具の切削能力が低下するからである。反対に、これよりも鈍角にすると、限られた面積内に十分な数の四角錐を形成できないことになるため、同様に切削能力が低下するからである。上記四角錐のピッチの範囲についても同様の理由からである。
【００２３】
次に、図２（Ｄ）に示すように、シャンク素材ｂ１を割り出しながら、直角の角を持つ研磨工具Ｔ２あるいはＴ３を用いて、これを軸方向に送りながら溝を研磨する。一連の溝の研磨により側部切れ刃３５が形成される。ついで、図２（Ｅ）に示すように、側部切れ刃３５の頂部を円周に沿ってあるいは直線で研磨する。直線で研磨する場合、適度な幅（０．００５ｍｍ以下）をもった逃げ面３５２を設けることもできる。この研磨は、最終製品の加工直径を調整するためと、側部切れ刃３５の先端部の強度を得るための両方の目的で行う。
【００２４】
実施例２
図３は、実施例２のマイクロドリルとしての使用に適したマイクロ回転工具の説明図であって、（Ａ）はこの工具の歯先側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は多刃先端切れ刃の中心部の四角錐を示す斜視図である。
【００２５】
マイクロドリルとしての使用に適した本実施例のマイクロ回転工具１は、実施例１と同様、超硬合金材料からなる軸対称のシャンク部２と、バインダレス微粒高純度ＣＢＮ多結晶体材料からなりシャンク部２の端面にシャンク部の中心軸線２１と同心状に接合されているビット部３とを有している。
【００２６】
上記ビット部３がシャンク部２と接合されている側と反対側の端面には、複数の四角錐３２が互いに密に隣り合って整列する多刃先端切れ刃３１が形成されている。これらの四角錐３２は、隣り合う２つの四角錐３２の互いに向き合う２つの錐平面３３が互いに６０度±５度の角度で交差しており、各四角錐３２は、互いに直交する２つの整列方向において、０．０６ｍｍ〜０．１ｍｍのピッチで整列している。
【００２７】
ビット部３の側面には、複数（この実施例の場合は８個）の側部切れ刃３５が形成されており、シャンク部２の中心軸線２１が、実質的に側部切れ刃３５のすくい面３５１の延長面上に存在するようにすくい面３５１は形成されている。
【００２８】
ビット部３の直径は０．３ｍｍ〜２．００ｍｍとすることができ、上記四角錐は直径方向に最大で３５個程度まで整列させることができる。
【００２９】
実施例１と異なる点は、以下のようである。ドリルは、実質的に横加重を受けることはないが、軸方向の送りがかけられるため、中心部においても実質的に切削作用を与える必要がある。このため、ただ一つの四角錐３２（図３（Ｃ）においてハッチングのあるもの）については、その頂点を中心軸線２１が通るようになっており、この頂点によって中心軸近傍の材料の切削を行う。
【００３０】
更に、ドリルが深く切り込まれるとき、シャンク部２とビット部３の直径が等しい場合、既に開けた穴の側壁とシャンク部２が摩擦、発熱するだけでなく、切りくずの排出も困難になる。このため、ビット部３直下からシャンク部２がわずかながら小径に加工される。これにより、側壁との摩擦がなくなり切りくずの排出も容易となる。
【００３１】
この実施例のマイクロ回転工具の製造工程は、マイクロドリルとして機能させるための、上記シャンク部２の小径化加工の工程がその最後に付加される点を除き、既に説明した実施例１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１のマイクロエンドミルとしての使用に適したマイクロ回転工具の説明図であって、（Ａ）は工具の歯先側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は多刃先端切れ刃の中心部の四角錐を示す斜視図である。
【図２】マイクロ回転工具の製造工程の説明図である。
【図３】実施例２のマイクロドリルとしての使用に適したマイクロ回転工具の説明図であって、（Ａ）はこの工具の歯先側から見た平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は多刃先端切れ刃の中心部の四角錐を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  マイクロ回転工具
２  シャンク部
２１  中心軸線
３  ビット部
３１  多刃先端切れ刃
３２  四角錐
３３  錐平面
３５  側部切れ刃
３５１  すくい面
３５２  逃げ面
ａ１  ビット素材
ｂ１  シャンク素材
Ｎ  ノズル
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３  研磨工具
【図１】
2006255814.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006255814.tif 000005