(57)【要約】【課題】工具本体の切欠部にチップを接合させてろう材で高強度に接合固定できる。【解決手段】エンドミルを製作する焼結体ろう付け工具１０は、先端に切欠部６が形成された工具本体２と、切刃を形成する焼結体７及び裏打ち材８が一体焼結されたチップ９とを備えた。焼結体７はＰｃＢＮであり、裏打ち材８と工具本体２は超硬合金製である。切欠部６は断面略Ｌ字状であり、側面６ａと底面６ｂが９０度より小さい角度に設定されている。チップ９の焼結体７の第一面９ａは切欠部６の側面６ａに面接触してろう付けされ、チップ９の第二面９ｂに対して底面６ｂが傾斜していてわずかな隙間ｓをもって互いにろう付けされている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に切欠部が形成された工具本体と、
切刃を形成する焼結体及び裏打ち材が一体に焼結されていて前記切欠部の側面と底面にろう付け接合されたチップとを備え、
前記チップの焼結体の第一面は前記側面にろう付けされ、前記チップの第二面に対して前記底面が傾斜していて互いにろう付けされていることを特徴とする焼結体ろう付け工具。
【請求項２】
前記切欠部の側面と底面は９０度より小さい角度に形成されている請求項１に記載された焼結体ろう付け工具。
【請求項３】
先端に切欠部が形成された工具本体と、
切刃を形成する焼結体及び裏打ち材が一体に焼結されていて前記切欠部の側面と底面にろう付け接合されたチップとを備え、
前記チップの焼結体の第一面は前記側面にろう付けされ、前記チップの第二面は前記底面にろう付けされ、
前記切欠部の側面と底面の交差部に対向して前記チップの第一面と第二面の角部に面取り部が形成されていることを特徴とする焼結体ろう付け工具。
【請求項４】
先端に切欠部が形成された工具本体と、
切刃を形成する焼結体及び裏打ち材が一体に焼結されていて前記切欠部の側面と底面にろう付け接合されたチップとを備え、
前記チップの焼結体の第一面は前記側面にろう付けされ、前記チップの第二面は前記底面にろう付けされ、
前記切欠部の側面と底面の交差部にぬすみ部が形成され、前記チップの第一面と第二面の角部が前記ぬすみ部に設置されていることを特徴とする焼結体ろう付け工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰｃＢＮ（立方晶窒化硼素焼結体）やＰＣＤ(ダイヤモンド焼結体)等の焼結体の切刃を工具本体にろう付けしたエンドミル等を製作するための焼結体ろう付け工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＰｃＢＮ等の焼結体を切刃として用いるエンドミル等の切削工具は、例えば超硬合金製の工具本体の先端部を略Ｕ字状に切り欠いて凹部を形成し、この凹部内にＰｃＢＮ等の焼結体の板材をろう付けしたものが知られている。ろう付け固定されたＰｃＢＮは例えば二枚刃の切刃に研削加工される。ＰｃＢＮからなる切刃は耐摩耗性と耐熱性とに優れている。
しかしながら、ＰｃＢＮの板材を凹部状の工具本体にろう付けする際、ＰｃＢＮの両面に滴下するろう材の厚みに変動を来たし易く嵌め合い公差が発生する。そのため、ろう材のバランスが悪くなって工具の耐久性が劣るという欠点がある。しかも、加熱時にろう材から発生するガスの逃げ場がないため内部にボイド(空洞)が発生することがある。
【０００３】
これに対し、特許文献１に記載されたＰｃＢＮ製切れ刃付き回転切削工具では、ＰｃＢＮ等の焼結体の板材に超硬合金を裏打ち材として一体焼結したブロック状のチップを、超硬合金製の工具本体の先端を断面略Ｌ字状に切り欠いた切欠部にろう付け接合した。この構成によれば、ろう材によってチップの底面と焼結体の側面を工具本体の切欠部に接合するため、ろう材のアンバランスによる不具合を改善できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に記載された回転切削工具は、超硬合金製の工具本体の先端を砥石等で断面略Ｌ字状の切欠部に研削加工する際、切欠部の側面と底面の角部がシャープな直角に形成できなかった。側面と底面の交差部の角部における加工面が砥石の表面形状に沿ったＲ状の凹部に形成されてしまう。一方、チップはワイヤ放電加工等で加工するため、焼結体の角部が直角に形成される。
そのため、切欠部にチップを接合してろう付けする際に、切欠部の凹部にチップの角部が干渉してしまい、チップの側面と底面が切欠部の側面と底面に面接触できなかった。そのため、切欠部のＲ状の凹部を回避してチップをろう付けするとチップと切欠部の側面との間に隙間ができてしまい、接合強度が弱いという欠点があった。また、加熱時にろう材からガスが発生して逃げ場がないとろう材の層内にボイド(空洞)が残るという欠点があった。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、工具本体の切欠部にチップを接合させてろう材で高強度に接合固定できるようにした焼結体ろう付け工具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】
【０００７】
本発明による焼結体ろう付け工具は、先端に切欠部が形成された工具本体と、切刃を形成する焼結体及び裏打ち材が一体に焼結されていて切欠部の側面と底面にろう付け接合されたチップとを備え、チップの焼結体の第一面は側面にろう付けされ、チップの第二面に対して底面が傾斜していて互いにろう付けされていることを特徴とする。
本発明によれば、工具本体の切欠部に焼結体及び裏打ち材を一体に形成したチップを接合する際、チップの第一面は切欠部の側面にろう材を介して面接合される一方、第二面と傾斜面をなす底面との間には隙間が形成され、この隙間を介して第二面と底面がろう付け接合されている。しかも、この隙間のために、側面と底面の交差部に例えばＲ状の凹部があってもチップの角部が当接しないのでろう付けが確実に行われ、チップの第二面と底面の傾斜面との隙間にろう材が毛細管現象等で流動して広がり、高い接合強度を得られる。
【０００８】
また、切欠部の側面と底面は９０度より小さい角度に形成されていることが好ましい。
チップの第一面は切欠部の側面にろう材を介して面接合するが、第二面は切欠部の傾斜した底面と先端側で点接触して側面及び底面の交差部側に生じる隙間にボイドが生じることなくろう材が充填するため高強度な接合が行われる。
【０００９】
本発明による焼結体ろう付け工具は、先端に切欠部が形成された工具本体と、切刃を形成する焼結体及び裏打ち材が一体に焼結されていて切欠部の側面と底面にろう付け接合されたチップとを備え、チップの焼結体の第一面は側面にろう付けされ、チップの第二面は底面にろう付けされ、切欠部の側面と底面の交差部に対向してチップの第一面と第二面の角部に面取り部が形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、工具本体の切欠部に焼結体と裏打ち材を一体に形成したチップを接合する際、切欠部の側面と底面の交差部にチップの面取り部が対向して当接または近接配置されるため交差部の例えばＲ状の凹部が邪魔にならず、切欠部の側面と底面にチップの第一面と第二面がそれぞれろう材を介して面接合して高強度な接合ができる。
【００１０】
本発明による焼結体ろう付け工具は、先端に切欠部が形成された工具本体と、切刃を形成する焼結体及び裏打ち材が一体に焼結されていて切欠部の側面と底面にろう付け接合されたチップとを備え、チップの焼結体の第一面は側面にろう付けされ、チップの第二面は底面にろう付けされ、切欠部の側面と底面の交差部にぬすみ部が形成され、チップの第一面と第二面の角部がぬすみ部に設置されていることを特徴とする。
本発明によれば、工具本体の切欠部に焼結体と裏打ち材を一体に形成したチップを接合する際、チップの角部が切欠部の交差部に形成したぬすみ部に着座するため干渉せず、切欠部の側面と底面にチップの第一面と第二面がそれぞれろう材を介して面接合して高強度な接合ができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による焼結体ろう付け工具によれば、工具本体の切欠部の側面及び底面の交差部に対してチップの角部が納まるように、底面に傾斜面を形成したり、チップの角部に面取り部を形成したり、切欠部の交差部にぬすみ部を形成したりしたことで、チップの角部と切欠部の交差部が干渉しない。そのため、切欠部の側面及び底面にチップの第一面及び第二面をろう材を介して接合できて高い接合強度を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施形態による焼結体と裏打ち材を一体に形成したチップを工具本体にろう付け接合し切刃を形成したエンドミルを示す側面図である。
【図２】図１に示すエンドミルの先端面図である。
【図３】図１に示すエンドミルを製造する前段階の焼結体ろう付け工具を示すものであり、（ａ）はチップと工具本体の平面図、（ｂ）はチップと工具本体の側面図である。
【図４】（ａ）はチップと工具本体を接合した状態の平面図と側面図、（ｂ）は９０度異なる方向から見た焼結体ろう付け工具の平面図と側面図である。
【図５】本発明の第二実施形態による焼結体ろう付け工具を示すものであり、（ａ）はチップと工具本体の平面図、（ｂ）はチップと工具本体の側面図、（ｃ）は焼結体ろう付け工具の平面図と側面図である。
【図６】図５（ｃ）におけるＡ部拡大図である。
【図７】本発明の第三実施形態による焼結体ろう付け工具を示すものであり、（ａ）はチップと工具本体の平面図、（ｂ）はチップと工具本体の側面図、（ｃ）は焼結体ろう付け工具の平面図と側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の各実施形態によるエンドミルを製作する前段階の焼結体ろう付け工具について添付図面により説明する。図１及び図２は本発明の実施形態による焼結体ろう付け工具から製作したエンドミル１の側面図と先端面図である。図３及び図４はエンドミル１を製造するための第一実施形態による焼結体ろう付け工具であり、例えば二枚刃の切刃４を研削する前のろう付け接合段階を示している。
まず、各実施形態による焼結体ろう付け工具の焼結体を研削して切刃を形成してなるエンドミル１について図１及び図２に沿って詳述する。
【００１４】
図１及び図２に示す本実施形態によるエンドミル１は、工具本体２の先端部に刃部３が設けられ、刃部３は回転軸線Ｏ回りに回転対称に形成した二枚の切刃４が略１／４円弧状にそれぞれ形成されている。刃部３は回転軸線Ｏを中心に例えば２０°〜３０°の範囲のスパイラル形状をなす一対の切刃４を形成している。切刃４は先端面視で回転方向前方に向けて一部が突出するように螺旋状に湾曲して形成されている。
刃部３には断面視略Ｌ字状をなすように切除された切欠部６が形成され、この切欠部６はそれぞれ平面状の側面６ａと底面６ｂとが略直角に形成されている。この切欠部６には、二枚刃の切刃４を形成する例えばＰｃＢＮやＰＣＤ等の焼結体７と焼結体７の裏打ち材８とがそれぞれ板状に形成され且つ互いに一体焼結されている。工具本体２と裏打ち材８は例えばそれぞれ超硬合金製とされている。焼結体７と裏打ち材８とは二層の層材からなるチップ９を形成している。チップ９における焼結体７は超硬合金の裏打ち材８を接合することによって切刃４の強度が向上する。
【００１５】
刃部３において、焼結体７の表面に形成された一対の切刃４は回転軸線Ｏ回りに回転対称に形成され、各切刃４は略１/４円弧状に形成されている。そして、各切刃４の回転方向前方側には、すくい面１１とその前方に形成された他の切刃４の逃げ面５との間に形成する凹陥部形状のギャッシュ１２が配設されている。
一対のギャッシュ１２の間には各切刃４の内側端部の稜線が回転軸線Ｏを挟んで反対方向に延びており、回転軸線Ｏを挟んで厚みの小さい心厚１３を形成している。各切刃４の回転方向後方には逃げ面５が形成されている。
【００１６】
次に上述したエンドミル１の製作過程において、工具本体２の切欠部６に焼結体７と裏打ち材８からなるチップ９をろう付け接合した焼結体ろう付け工具１０について図３及び図４により説明する。図３及び図４に示す工具本体２とチップ９は切刃４を研削加工する前の段階であり、この段階のチップ９付きのエンドミル１について本発明の第一実施形態による焼結体ろう付け工具１０として説明する。
図３（ａ）、（ｂ）において、例えば超硬合金製の工具本体２は略円柱状に形成され、その先端部は断面略Ｌ字状に切り欠かれた切欠部６を形成している。しかも、切欠部６における側面６ａと底面６ｂはそれぞれ平面状に形成され、その交差部である角部は研削加工する砥石の表面形状に沿ったＲ状の凹部６ｃに形成されている。
また、チップ９はそれぞれ板状で例えばＰｃＢＮからなる焼結体７と超硬合金からなる裏打ち材８とが一体に焼結されて形成されている。ＰｃＢＮの焼結体７と超硬合金の裏打ち材８とは異素材であるため、雰囲気ろう付けや真空ろう付け等で接合する。
【００１７】
また、図４（ａ）、（ｂ）は工具本体２の切欠部６にチップ９をろう材でろう付け接合した焼結体ろう付け工具１０の図である。上述したように、切欠部６の側面６ａと底面６ｂの交差部は砥石の形状に沿ったＲ状の凹部６ｃに形成されている。しかも切欠部６の側面６ａと底面６ｂの交差角θは９０度よりわずかに小さい角度、具体的には８５．０°〜８９．５°の範囲に設定されている。本実施形態では垂直の側面６ａに対して底面６ｂは先端から凹部６ｃに向けて水平面からわずかに下方に傾斜している。
一方、チップ９は例えば焼結体７と裏打ち材８とがそれぞれ四角形板状に形成され、一体に接合された積層状態でも直方体のブロック状に形成されている。
【００１８】
そのため、切欠部６にろう材を介してチップ９の二面を接合すると、チップ９の焼結体７からなる第一面９ａは切欠部６の側面６ａに面接触して接合される。チップ９の第二面９ｂは水平であるため切欠部６の底面６ｂに対して先端側で点接触し、凹部６ｃ側では底面６ｂが傾斜面をなすため第二面９ｂとの間にわずかな隙間ｓが形成され、この隙間ｓ内にろう材が充填されている。ろう材は薄く形成することが好ましい。隙間ｓは例えば底面６ｂが水平面の長さ４ｍｍに対して垂直に０．０８ｍｍ以下の長さで傾斜するろう幅を有していることが好ましい。チップ９の第二面９ｂは焼結体７と超硬合金の裏打ち材８の端面で形成されている。
なお、チップ９は切欠部６に接合する第一面９ａと第二面９ｂとが寸法管理されていればよく、他の面は任意の寸法と形状に形成できる。
【００１９】
従って、チップ９を切欠部６にろう付け接合する際、凹部６ｃとチップ９の角部が当接しない。凹部６ｃはチップ９の角部の下に位置する。しかも、チップ９の第二面９ｂと切欠部６の底面６ｂとの接合面の隙間ｓを小幅にすることで隙間ｓ内のろう材が毛細管現象を誘発して広く流動するため、第二面９ｂと底面６ｂの接合強度を高めてボイドの発生を抑制できる。焼結体７は裏打ち材８と工具本体２の一部とで挟持されて裏打ちされている。
その後、ＰｃＢＮ焼結体７を含む刃部３を砥石等で研削して一対の切刃４を有するエンドミル１を形成できる。
【００２０】
上述したように、本実施形態による焼結体ろう付け工具１０は、チップ９を工具本体２の切欠部６に接合する際、切欠部６の角部に凹部６ｃがあっても底面６ｂを傾斜面としたことでチップ９の角部と干渉せず、チップ９の第一面９ａは側面６ａにろう材を介して面接合され、第二面９ｂは底面６ｂと先端部から凹部６ｃまでわずかな隙間ｓをもってろう付け接合させることができる。従って、チップ９は第一面９ａと第二面９ｂとで切欠部６に高い接合強度を以て接合できる。
【００２１】
以上、本発明の第一実施形態による焼結体ろう付け工具１０について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の異なる形態や態様を採用できることはいうまでもない。これらはいずれも本発明の範囲に含まれる。
次に本発明の他の実施形態や変形例について説明するが、上述した第一実施形態の部分や部品と同一または同様なものについては同一の符号を用いて説明を行うものとする。
【００２２】
次に本発明の第二実施形態による焼結体ろう付け工具１０Ａについて図５により説明する。
図５に示す第二実施形態による焼結体ろう付け工具１０Ａにおいて、工具本体２の先端の切欠部６は側面６ａと底面６ｂが直角に形成されている。しかも、側面６ａと底面６ｂの交差部には第一実施形態と同様に砥石の表面形状に沿ったＲ状の凹部６ｃが形成されている。底面６ｂは傾斜面とされていない。
一方、切欠部６にろう付け接合するチップ９は板状のＰｃＢＮ焼結体７の凹部６ｃに対向する角部に平面状の面取り部１４が形成されている。或いは、平面状の面取り部１４に代えて、図６に示すようにＲ状(凸曲面状)の面取り部１５を形成してもよい。
チップ９を工具本体２の切欠部６にろう付け接合する際、平面状の面取り部１４またはＲ状の面取り部１５は凹部６ｃに当接するか近傍に位置して非接触になるように形成する。
【００２３】
これによって、チップ９の第一面９ａ及び第二面９ｂは工具本体２の切欠部６の側面６ａ及び底面６ｂにそれぞれ面接触してろう付け接合できるため、高い接合強度を有する。しかも、チップ９の角部に平面状の面取り部１４を形成したため、工具本体２の切欠部６は第一実施形態のように底面６ｂを傾斜面に形成することなく側面６ａと底面６ｂを直角に形成できるため、加工と組み立てが容易で接合強度が一層高い。
【００２４】
次に本発明の第三実施形態による焼結体ろう付け工具１０Ｂについて図７により説明する。
図７に示す第三実施形態による焼結体ろう付け工具１０Ｂにおいて、工具本体２の先端の切欠部６は側面６ａと底面６ｂが直角に形成されている。しかも、側面６ａと底面６ｂの交差角部を盗み加工することで凹陥部からなるぬすみ部１６が形成されている。ぬすみ部１６は側面６ａと底面６ｂの交差角部を、例えばワイヤ放電加工することによって、或いはワイヤ放電加工と砥石による研削加工によって形成することができる。ぬすみ部１６の断面形状は任意である。
【００２５】
一方、切欠部６にろう付け接合するチップ９は板状の焼結体７と裏打ち材８からなる直方体形状とされている。
そして、チップ９を工具本体２の切欠部６にろう付け接合する際、図７（ｃ）に示すように、焼結体７の角部は切欠部６のぬすみ部１６内に装着される。そのため、チップ９の第一面９ａと第二面９ｂは切欠部６の側面６ａと底面６ｂにそれぞれ面接触してろう付け接合される。
【００２６】
本実施形態によれば、チップ９の角部がぬすみ部１６内に嵌まり込むため、チップ９の第一面９ａ及び第二面９ｂは工具本体２の切欠部６の側面６ａ及び底面６ｂにそれぞれ面接触してろう付け接合でき、高い接合強度を有する。しかも、切欠部６の側面６ａと底面６ｂは直角に形成することができ、またチップ９は焼結体７の角部を切除する必要もない。
【００２７】
上述した各実施形態によるエンドミル１を製作するための焼結体ろう付け工具１０、１０Ａ、１０Ｂでは、工具本体２の切欠部６と焼結体７に裏打ち材８を一体焼結したチップ９とのろう付け接合構造について説明した。しかし、本発明による焼結体ろう付け工具１０、１０Ａ、１０Ｂはエンドミル１に限定されることなく、他の各種の工具に適用できる。
また、上述した各実施形態では、チップ９を形成する焼結体７と裏打ち材８を板状に形成し、これらを積層したチップ９を直方体状に形成したが、焼結体７や裏打ち材８の形状は板状に限定されることなく適宜形状に形成できる。そのため、チップ９も直方体に限定されない。その際、チップ９は第一面９ａと第二面９ｂの寸法管理ができればよく、他の面の形状や寸法は適宜設定できる。
【００２８】
なお、従来技術における工具本体２の先端を全体に水平方向に切除してその端面にＰｃＢＮやＰＣＤ等の焼結体をろう付け接合した場合、刃部３の外径が２ｍｍを超えると高コストになるため、焼結体７の素材費が高くなり、厚い刃部３を安定して製作できない。しかし、本発明によれば、工具本体２の切欠部６に裏打ち材８で補強された焼結体７のチップ９をろう付け接合する構成であるため、刃部３の外径が２ｍｍ以上になっても低コストで製作できる。
また、上述したエンドミル１の刃部３は二枚刃であるが、一枚刃であってもよいことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００２９】
１  エンドミル
２  工具本体
３  刃部
６  切欠部
６ａ  側面
６ｂ  底面
７  焼結体
８  裏打ち材
９  チップ
９ａ  第一面
９ｂ  第二面
１０、１０Ａ、１０Ｂ  焼結体ろう付け工具
１４  平面状の面取り部
１５  Ｒ状の面取り部
１６  ぬすみ部
【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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【図６】
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【図７】
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