(57)【要約】  主表面１２、１４がその両面のそれぞれの上にある具体的に多結晶ダイヤモンド及び多結晶立方晶窒化ホウ素である多結晶超硬質材料体１０から、複数の工具インサート２０を作製する方法。方法は材料体内に間隔を置いて配置された複数の穴１６、２６を同時に作製する工程を含む。各穴は一方の主表面から反対主表面まで全体的に延びる。穴は所望のパターンで配置され得る複数の電極によって作製される。材料体が穴の間で切り離されて複数の工具インサートが作製される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面がその両面のそれぞれにある多結晶超硬質材料体から複数の工具インサートを作製する方法であって、前記材料体に間隔を置いて配置される複数の穴を形成する工程と、次いで前記材料体を前記穴の間で切り離して複数の工具インサートを作製する工程とを含む、方法。
【請求項２】
前記複数の穴が同時に形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記穴が電極によって作製される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記穴が所望のパターンで配置された複数の電極によって形成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記穴が一方の主表面から前記超硬質材料の層を通って反対主表面まで延びている、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記超硬質材料が多結晶ダイヤモンド又は多結晶ＣＢＮである、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記多結晶超硬質材料が基体に結合される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記基体が超硬合金製である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記穴が前記超硬質材料及び前記基体の両方を通って延びる、請求項６から８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記工具インサートを作製するための前記材料体の切り離しがＥＤＭ又はレーザ切断によって実行される、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記材料体が円盤形である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
添付図面の図１から図４いずれか１つを参照して明細書に概ね記載されているような複数の工具インサートを作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具インサートに関する。
【背景技術】
【０００２】
多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）及び多結晶立方晶ホウ素（ＰＣＢＮ）は、様々な切削研磨工具インサートの製造に幅広く使用される硬質材料である。ＰＣＤは、多くの場合、製造工程中に超硬合金基体に密接に結合されるというかたちで使用される。ＰＣＤ及びＰＣＢＮは、ダイヤモンド及びＣＢＮが結晶学的に安定している製造条件を用いて作製される。
【０００３】
切削工具材料、例えば多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）又は多結晶立方晶ホウ素（ＰＣＢＮ）を使用する１つの方法は、大きなディスクからのＩＳＯ形式切削インサートをワイヤＥＤＭ又はレーザ切断することである。「ろう付け（ｂｒａｚｅ−ｔｉｐｐｅｄ）」インサートを作製するために、一般に、例えば、辺長が３ｍｍ、角が６０度の三角形である、より小さい切削片が炭化タングステンの「ブランク」すなわち基体内に予め形成されているポケット内にろう付けされる。次いで、ろう付けされたアセンブリは、研磨されて完成切削工具が作製される。インサート製造に使用される基体の多くは中央に位置した穴を有していて、切削インサートをクランプ締めするのに最適方法である、工具ホルダー内へのインサートのねじクランプ締めを容易にしている。クランプ締め又は「ピンロック」の穴を有するインサートは、トップ・クランプ又はトップ・ホール・クランプ（ｔｏｐ−ａｎｄ−ｈｏｌｅ−ｃｌａｍｐ）を使用して固定されてもよく、したがって一体化したすなわち全覆型（ｆｕｌｌ−ｔｏｐ）のインサートより用途が広い。クランプ締めの穴を有するろう付けインサートの製造費用は、穴が開けられポケットが付けられた超硬合金ブランクの近ネット形焼結によって、クランプ締めの穴がないものよりも決して高くない。大きな「全覆型」片の場合、一般的に辺長が１１ｍｍ、角が６０度の三角形である近ネットＩＳＯ形寸法に切断される。ここで、ブランクは事実上完成した完成工具アセンブリであるので、ろう付けの必要はない。ほとんどの場合、この種の工具は、トップ・クランプ装置でしか容易にクランプ締めされ得ない。
【０００４】
多くの場合における小片のろう付けは、費用がかかる複雑な工程であり、性質上決まって手作業である。用途から考えると、ろう付けによって完成工具に付加価値は付けられない。いくつかの用途において、ろう付け結合があることによって、切削及び／又は送りの深度が過度に深くなり切削速度が過度に速くなり、結果的にろう付け結合が融解し、（機械荷重が切削工具材料の固有強度を十分に下まわっているにもかかわらず）工具の破局的な故障になるので、工具の性能が制限されることがある。全覆型インサートは、ろう付け結合を含まず、切削工具材料の層が超硬合金基体に焼結法で密接に結合されており、したがって切削工具材料の力学的性質の最大限の利用が容易になる。さらに、大きな全覆型片の使用によって、工具において使用され得る複数のコーナがもたらされる。例えば、三角形には３つの切削コーナがあり、正方形には４つの切削コーナがある。したがって、多くの場合において、クランプ締めの融通性に対する制限がなく材料の費用が同じである場合、全覆型インサートはろう付け小片インサートより好ましい。
【０００５】
インサート形式の工具が使用される多くの機械加工用途では、位置設定及び剛性をより良くするので、ねじクランプ締め又はホール・クランプ締めが好ましい。位置設定及び剛性は、工具性能に著しく影響を及ぼすことが知られている。さらに、安全及び性能の理由で位置設定及び剛性にさらに多くの要件がある、より速い切削速度での機械加工が、確実に増える傾向にある。これは、フライスに適用されるなど、特に回転工具について言えることである。
【０００６】
さらに、ＰＣＢＮのような硬質脆性材料の表面におけるトップ・クランプ締めは、望ましくない荷重状態をもたらし、インサートの破損につながる又はそれを悪化させることがある。ホール・クランプ締め及びねじクランプ締めは、脆性ＰＣＢＮ材料表面のトップ・クランプ締めに比べて、より望ましいやり方で接触応力を加える。また、ＰＣＢＮインサートの表面を研磨する傾向の高まりによって、トップ・クランプ締め構成との間の摩擦又は把持が不安定にされる。
【０００７】
個々のインサートの穴開けは、複雑な位置決め並びにレーザ、ＥＤＭ及び機械的研削による機械加工を含む。この複雑性によって、ピンロック穴があるインサートの作製費用は高くなる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、主表面がその両面のそれぞれにある多結晶超硬質材料体から複数の工具インサートを作製する方法は、物体に間隔を置いて配置され一方の主表面から反対主表面に全体的に延びる複数の穴を形成する工程、及び物体を穴の間で切り離して複数の工具インサートを作製する工程を含む。
【０００９】
穴は、好ましくは同時に形成され、電極を使用して形成されることができる。電極は、それに接触する表面を貫通する。好ましくは、穴が同時に形成され得るように所望のパターンの複数の電極が使用される。複数の電極は、保持装置内に既知の方法で取り付けられる。
【００１０】
主表面の一方又は両方に穴の外形が描かれることができる。外形は、ねじの頭を受けるのに適した面取り又はくぼみの形をとることができる。
【００１１】
多結晶超硬質材料は、一般に、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）又は多結晶ＣＢＮ（ＰＣＢＮ）であり、超硬合金基体などの基体に結合されることができる。基体があるとき、穴は、多結晶超硬質材料及び基体の両方を全体的に通って延びる。インサートを作製するための穴の間での切り離しも、多結晶超硬質材料及び基体の両方を通って延びる。
【００１２】
一般に、多結晶材料体の切り離しは、ＥＤＭ又はレーザ切断を使用して実行される。
【００１３】
物体は、一般に、ディスクの形をとる。本発明は、例えば直径が５０ｍｍ以上である大きな直径のディスクに特に適用される。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、ユニットは、主表面がその両側にある多結晶超硬質材料体、及び一方の主表面に形成され物体を通って反対主表面まで全体的に延びる複数の穴を有する。物体は、一方の主表面の穴の間に形成され反対主表面までは及んでいない切離線をさらに有する。切離線は、複数の工具インサートを作製するように例えば折るような動きで破断されることができる。
【実施例】
【００１５】
次に、添付の図を参照して本発明の実施例を説明する。まず、図１、図２を参照すると、多結晶超硬質材料のディスク１０は、主表面１２及び反対主表面１４を有している。ディスク１０には、複数の穴１６が形成されている。穴は、主表面１２から反対主表面１４まで延びている。穴は、一般に、すべての穴が同時に形成されるようにホルダー内に所望のパターンで取り付けられた複数の電極を使用して作製される。この穴の形成方法は、形彫りＥＤＭとして既知である。
【００１６】
次いで、例えばＥＤＭ切断又はレーザ切断を使用して、ディスク１０を線１８に沿って切り離すことによって、複数の工具インサートが作製される。その結果、それぞれがひし形である１４個の工具インサートが作製される。各インサートの中心には、穴１６が位置する。したがって、各インサートは、ねじ又はピンロッククランプ締め手段（ｐｉｎ  ｌｏｃｋ  ｃｌａｍｐｉｎｇ  ｍｅａｎｓ）を使用して工具ホルダーに固定されることができる。
【００１７】
図３、図４には、本発明の方法に従って作製された工具インサ−トの一実施例が示されている。それらの図を参照すると、工具インサート２０は、一般的に超硬合金基体である基体２４に結合されている多結晶超硬質材料の層２２を有している。穴２６は、層２２の上面２８から基体２４の底面３０まで延びている。
【００１８】
穴２６は、直径が上面２８のところでより大きくなり、ねじの頭を収容することができるくぼみ又は面取り部３２になっている。
【００１９】
本発明の一実施例において、図３、図４に示される複数の切削インサートは、超硬合金基体に結合されている多結晶ＣＢＮの層を有するディスクから作製された。ディスクは、その外周にあるクランプ内に保持された。多結晶ＣＢＮの層及び超硬合金基体の両方を通る１１６個の穴を形彫りＥＤＭによって同時に切削するのに、斜交平行配列の複数の電極が使用された。機械加工時間は１穴あたり３分である。その後、ディスクは、１１６個の穴の間の切離線に沿って切り離されてそれぞれが図３、図４に示されるタイプの１１６個の切削インサートが作製された。切り離しは、既知のＥＤＭワイヤ切断技術を使用して実行された。
【００２０】
本発明の方法は、ねじ又はピンロック構成に使用可能な工具インサートの作製においていくつかの利点を有する。
【００２１】
１．インサートの製造及び利用の両方における、刃部に対するロック穴の相対位置の精度の向上。切削工具材料は精密機械加工に使われるので、最高の性能を得る上で精確さは非常に重要である。
【００２２】
２．単一の取り付け具及び多点電極（ｍｕｌｔｉ−ｐｏｉｎｔ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ）によるこの作業の速度及び精確さの向上。個々の片においてこの作業を始めるには、各片１回の据え付けが必要である。これは、不経済であり、多数の片にわたって寸法が不正確になる。
【００２３】
３．分化及び穴の形成を組み合わせることによるコスト削減。大きなディスクを分化しピンロックすることによってかなりの数の完成インサートが作り出されることは、１枚のディスクが１回で据え付けられる１つの自動機械においてこれら２つの工程を組み合わせることから、かなりの経済利益が得られることを意味する。
【００２４】
４．測定、ピンロック（穴作製）及び分化工程の統合。さらに、単一の大きなディスクの１回の据え付けでの製造に基づく方法のこの概念は、ディスクの画像化（ｉｍａｇｉｎｇ）、ピンロックされ分化されたインサートのその場での測定、すなわち１箇所にある状態でディスクが一度クランプ締めされ、次いで測定され、ピンロックされ、測定され、分化され、測定されてリリースされるということを含む、上流工程及び下流工程を組み込むようにさらに拡大されることができる。
【００２５】
５．全覆型インサートの使用によるろう付けインサート作製関連の在庫及び工程の縮小。
【００２６】
６．ろう付けインサートはポケット内に切削工具ブランクを位置決めしやすくするように「過大」なブランクを有する傾向があることによる、全覆型すなわち一体化したインサートのより簡単な研削性。ろう付けされるブランクと基体の間の形状の差異によって、研削工程の初期段階がより扱いにくくなる。
【００２７】
７．ピンロックの使用によって、ＩＳＯの厚さ０１、Ｔ１又は０２のインサートのより簡単な使用が可能になる。これらの薄い形の工具は、多くの場合、全体的に小さい形状の工具が必要な中ぐり用途に好ましい。これらの薄い形は、ろう付けインサートで製造するのは非常に困難である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の方法の一実施例を示す、多結晶超硬質材料のディスクの平面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】本発明の方法に従って作製された工具インサートの一実施例の平面図である。
【図４】図３の線４−４に沿った断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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