(57)【要約】【課題】硬脆性難削材加工用ダイヤモンド切削工具を提供する。【解決手段】切れ刃部（１）の材質は、多結晶ダイヤモンドであり、切れ刃部（１）は、一体成型された切削体（１１）およびいくつかの切れ刃（１２）を含み、切れ刃（１２）は、螺旋状であり、各切れ刃（１２）は、切削体（１１）の中心軸円周方向に沿って切削体（１１）の外表面に設置され、互いに隣接する２つの切れ刃（１２）の間に、第１切屑排出溝（１３）が設置される。切れ刃（１２）の第１端部は、前記切削体の前端面に設置され、前記切れ刃（１２）の第２端部は、前記切削体の側面に設置される。【選択図】図６
2021530372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具に用いる切れ刃部であって、
前記切れ刃部の材質が、多結晶ダイヤモンドであり、
前記切れ刃部が、一体成型された切削体およびいくつかの切れ刃を含み、
前記切れ刃が、螺旋状であり、
各前記切れ刃が、前記切削体の中心軸円周方向に沿って前記切削体の外表面に設置され、互いに隣接する２つの前記切れ刃の間に、第１切屑排出溝が設置され、
前記切れ刃の第１端部が、前記切削体の前端面に設置され、且つ前記切れ刃が順番に前記切削体の前端面および前記切削体の側面に沿って延伸するため、前記切れ刃の第２端部が、前記切削体の側面に設置された切れ刃部。
【請求項２】
前記切削体の上に一体成形されたワイパー刃をさらに含み、
前記ワイパー刃が、前記切れ刃の第１端部に設置され、且つ前記切れ刃と平滑に遷移する請求項１に記載の切れ刃部。
【請求項３】
前記切削体が、１つの端面を介して固定接続された切削体端部および接続部を含み、
前記切れ刃の第１端部が、前記切削体端部の前端面に設置され、且つ前記切れ刃が順番に前記切削体端部の前端面および前記切削体端部の側面に沿って延伸するため、前記切れ刃の第２端部が、前記切削体端部の側面に設置され、且つ前記切れ刃の第２端部が、前記切削体端部と前記接続部の接続部分に位置する請求項１に記載の切れ刃部。
【請求項４】
前記切削体端部が、同軸で、且つ固定接続されるとともに、階段状に形成された第１切削部および第２切削部を含み、
前記第１切削部の外径が、前記第２切削部の外径よりも小さく、前記第２切削部と前記接続部が固定接続された請求項３に記載の切れ刃部。
【請求項５】
前記第１切削部の前端面とその側面の間、前記第１切削部と前記第２切削部の間、前記第２切削部の前端面とその側面の間が、いずれも円弧遷移接続を採用する請求項４に記載の切れ刃部。
【請求項６】
前記切削体の前端面の中心部分に、冷却溝が設置され、
前記切れ刃の第１端部が、前記冷却溝の外辺縁に設置された請求項１に記載の切れ刃部。
【請求項７】
前記切れ刃の螺旋方向が、左旋または右旋であり、
前記切れ刃の螺旋角が、１５°〜６０°である請求項１に記載の切れ刃部。
【請求項８】
前記切削体の外径が、０．５ｍｍ〜１３５ｍｍであり、
前記切れ刃の刃数が、前記切れ刃の刃幅によって決定され、
前記切れ刃の刃幅が、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍであり、
前記切れ刃の刃長が、０．１ｍｍ〜１５ｍｍである請求項１に記載の切れ刃部。
【請求項９】
前記第１切屑排出溝の溝深さが、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍである請求項８に記載の切れ刃部。
【請求項１０】
前記ワイパー刃の刃長が、０．０１ｍｍ〜３ｍｍである請求項２に記載の切れ刃部。
【請求項１１】
前記切削体の上に、いくつかの前記切れ刃方向とは反対の螺旋形の第２切屑排出溝が設置され、
前記第２切屑排出溝が、前記切削体の前端面からその側面に延伸し、
各前記第２切屑排出溝が、前記切削体の中心軸円周方向に沿って設置され、
前記第２切屑排出溝が、各前記切れ刃をいくつかの段に分割する請求項１に記載の切れ刃部。
【請求項１２】
前記第２切屑排出溝の螺旋角が、２０°〜４０°である請求項１１に記載の切れ刃部。
【請求項１３】
互いに隣接する２つの前記第２切屑排出溝の間の間隔が、０．２５ｍｍ〜０．７５ｍｍであり、
前記第２切屑排出溝の溝深さが、０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍである請求項１１に記載の切れ刃部。
【請求項１４】
基部をさらに含み、
前記基部が、前記切削体の後端面に固定接続され、
前記基部の材質が、炭化タングステン基超硬合金である請求項１〜１３のいずれか１項に記載の切れ刃部。
【請求項１５】
工具シャンクおよび前記工具シャンク前端に取り付けられた請求項１〜１４のいずれか１項に記載の前記切れ刃部を含み、
前記工具シャンクが、前記切削体の後端面に接続された切削工具。
【請求項１６】
前記工具シャンクの材質が、炭化タングステン基超硬合金であり、
前記切れ刃部が、さらに、基部を含み、
前記基部が、前記切削体の後端面に固定接続され、
前記基部の材質が、炭化タングステン基超硬合金であり、
前記工具シャンクが、前記基部の後端面に真空溶接された請求項１５に記載の切削工具。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の切削工具を含む超音波工具アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密加工工具の技術分野に関するものであり、特に、硬脆性難削材加工用ダイヤモンド切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ガラス、セラミック、またはサファイア等の硬脆性材料の加工分野では、ガラス、セラミック、またはサファイア等を加工しなければならない。それに応じて、異なる種類の切削工具を使用する必要がある。
【０００３】
伝統的な切削工具は、一般的に、高速度鋼または超硬合金材料を用いて製造される。ＰＣＤ（Polycrystalline diamond, 多結晶ダイヤモンド）は、一種の人工ダイヤモンドであり、硬度が高く、圧縮強度が高く、熱伝導率と耐摩耗性に優れるといった特性を有するため、加工業に望まれている。ＰＣＤ材料の普及に伴い、ＰＣＤ切削工具が登場し、伝統的な切削工具の限界を突破した。
【０００４】
現有のＰＣＤ切削工具は、ＰＣＤを薄片にカットした後、超硬合金の切削体に溶接して切削ブレードを作るが、切削体の外径および溶接技術が制限されることにより、スナップイン式ＰＣＤ切削工具は、通常、せいぜい極少数のＰＣＤ薄片（例えば、３枚の切削工具または４枚の切削工具等）しか溶接することができず、多数のブレードの切削工具を製造することができないため、切削工具の切削効果が制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、現有技術および構造の不足を克服することであり、切削工具、その切れ刃部、および前記切削工具を含む超音波工具アセンブリを提供し、スナップイン式ＰＣＤ切削工具に対して、同じ外径の多結晶ダイヤモンド切削体の上にさらに多くの切れ刃を設置することができ、切削刃の形式および構造の設計がより多様化されることにより、切削効果を上げることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を実現するため、本発明の第１方面は、切削工具に用いる切れ刃部を提供し、前記切れ刃部の材質は、多結晶ダイヤモンドであり、前記切れ刃部は、一体成型された切削体およびいくつかの切れ刃を含み、前記切れ刃は、螺旋状であり、各前記切れ刃は、前記切削体の中心軸円周方向に沿って前記切削体の外表面に設置され、互いに隣接する２つの前記切れ刃の間に、第１切屑排出溝が設置される。前記切れ刃の第１端部は、前記切削体の前端面に設置され、且つ前記切れ刃が順番に前記切削体の前端面および前記切削体の側面に沿って延伸するため、前記切れ刃の第２端部は、前記切削体の側面に設置される。
【０００７】
好ましい方案として、前記切れ刃部は、さらに、前記切削体の上に一体成形されたワイパー刃を含み、前記ワイパー刃は、前記切れ刃の第１端部に設置され、且つ前記切れ刃と平滑に遷移する。
【０００８】
好ましい方案として、前記切削体は、１つの端面を介して固定接続された切削体端部および接続部を含み、前記切れ刃の第１端部は、前記切削体端部の前端面に設置され、且つ前記切れ刃が順番に前記切削体端部の前端面および前記切削体端部の側面に沿って延伸するため、前記切れ刃の第２端部は、前記切削体端部の側面に設置され、且つ前記切れ刃の第２端部は、前記切削体端部と前記接続部の接続部分に位置する。
【０００９】
好ましい方案として、前記切削体端部は、同軸で、且つ固定接続されるとともに、階段状に形成された第１切削部および第２切削部を含み、前記第１切削部の外径は、前記第２切削部の外径よりも小さく、前記第２切削部と前記接続部は、固定接続される。
【００１０】
好ましい方案として、前記第１切削部の前端面とその側面の間、前記第１切削部と前記第２切削部の間、前記第２切削部の前端面とその側面の間は、いずれも円弧遷移接続を採用する。
【００１１】
好ましい方案として、前記切削体の前端面の中心部分に、冷却溝が設置され、前記切れ刃の第１端部は、前記冷却溝の外辺縁に設置される。
【００１２】
好ましい方案として、前記切れ刃の螺旋方向は、左旋であっても、右旋であってもよく、前記切れ刃の螺旋角は、１５°〜６０°である。
【００１３】
好ましい方案として、前記切削体の外径は、０．５ｍｍ〜１３５ｍｍであり、前記切れ刃の刃数は、前記切れ刃の刃幅によって決定され、前記切れ刃の刃幅は、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍであり、前記切れ刃の刃長は、０．１ｍｍ〜１５ｍｍである。
【００１４】
好ましい方案として、前記第１切屑排出溝の溝深さは、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍである。
【００１５】
好ましい方案として、前記ワイパー刃の刃長は、０．０１ｍｍ〜３ｍｍである。
【００１６】
好ましい方案として、前記切削体の上に、いくつかの前記切れ刃方向とは反対の螺旋形の第２切屑排出溝が設置され、前記第２切屑排出溝は、前記切削体の前端面からその側面に延伸し、各前記第２切屑排出溝は、前記切削体の中心軸円周方向に沿って設置される。前記第２切屑排出溝は、各前記切れ刃をいくつかの段に分割する。
【００１７】
好ましい方案として、前記第２切屑排出溝の螺旋角は、２０°〜４０°である。
【００１８】
好ましい方案として、互いに隣接する２つの前記第２切屑排出溝の間の間隔は、０．２５ｍｍ〜０．７５ｍｍであり、前記第２切屑排出溝の溝深さは、０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍである。
【００１９】
好ましい方案として、前記切れ刃部は、さらに、基部を含み、前記基部は、前記切削体の後端面に固定接続され、前記基部の材質は、炭化タングステン基超硬合金である。
【００２０】
同様の目的で、本発明の第２方面は、工具シャンクおよび前記工具シャンク前端に取り付けられた上記に記載の前記切れ刃部を含む切削工具を提供し、前記工具シャンクは、前記切削体の後端面に接続される。
【００２１】
好ましい方案として、前記工具シャンクの材質は、炭化タングステン基超硬合金であり、前記切れ刃部は、さらに、基部を含み、前記基部は、前記切削体の後端面に固定接続され、前記基部の材質は、炭化タングステン基超硬合金であり、前記工具シャンクは、前記基部の後端面に真空溶接される。
【００２２】
同様に、本発明の第３方面は、さらに、上記に記載の前記切削工具を含む超音波工具アセンブリを提出する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、切削工具、切削工具の切れ刃部、および切削工具を含む超音波工具アセンブリを提供し、現有技術に対して、以下の有益な効果を有する。
【００２４】
多結晶ダイヤモンド材料を用いて切れ刃部を製造することにより、切れ刃の硬度および強度を有効に上げ、加工精度および加工効率を上げることができる。また、切れ刃部の切れ刃を一体成形により切削体の表面に設置することにより、スナップイン式ＰＣＤ切削工具に対して、同じ外径の多結晶ダイヤモンド切削体の上にさらに多くの切れ刃を成形することができ、切れ刃の形式および構造の設計がさらに多様化される。また、いくつかの切れ刃を切削体の中心軸円周方向に沿って分布させることにより、複数の切れ刃が比較的大きな切削力を共同で耐えられるようになり、強度が保証される。また、切れ刃を螺旋状にすることにより、各切れ刃の削力を弱めることができ、比較的高い切削速度および比較的大きな供給量に適応させて、加工効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態における切れ刃部の構造概略図である。
【図２】図１のＡの部分の局部拡大図である。
【図３】図１のＢの部分の局部拡大図である。
【図４】本発明の実施形態における切れ刃部の切削体端部の構造概略図である。
【図５】本発明の実施形態における切れ刃部の切れ刃およびワイパー刃の側面の輪郭概略図である。
【図６】本発明の実施形態における切削工具の構造概略図である。
【図７】本発明の実施形態における別の視角から見た切削工具の構造概略図である。
【図８】図７の上面図である。
【００２６】
図において、１：切れ刃部、１１：切削体、１１１：切削体端部、１１１１：第１切削部、１１１２：第２切削部、１１２：接続部、１２：切れ刃、１３：第１切屑排出溝、１４：冷却溝、１５：第２切屑排出溝、１６：基部、１７：ワイパー刃、２：工具シャンク
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面と実施形態を組み合わせて、本発明の具体的な実施方式についてさらに詳しく説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するためのものであって、本発明の範囲を限定するためのものではない。
【００２８】
本発明の説明において、理解すべきこととして、「上」、「下」、「左」、「右」、「頂」、「底」等の用語が示す方位または位置関係は、添付図面に基づく方位または位置関係であり、単に本発明を説明しやすくし、簡単にするためのものであって、ここで示す装置または部品が必ずしも特定の方位を有し、特定の方位で構造・操作されることを示す、または示唆するものではないため、本発明を限定するものと理解すべきではない。理解すべきこととして、本発明において、「第１」、「第２」等の用語を使用して各情報を説明しているが、これらの情報は、これらの用語に限定されるべきではなく、これらの用語は、単に同じ種類の情報を互いに区別するために用いるだけのものである。例えば、本発明の範囲から逸脱しない状況において、「第１」情報を「第２」情報と称してもよく、同様に、「第２」情報を「第１」情報と称してもよい。
【００２９】
また、説明すべきこととして、本発明の説明において、「前端」および「後端」の用語は、切削工具の使用過程において、加工部品の一端に近い部分が「前端」を指し、加工部品の一端から離れた部分が「後端」を指す。
【００３０】
図１〜図５を参照すると、本発明の好ましい実施形態の第１方面は、切削工具に用いる切れ刃部１を提出し、前記切れ刃部１の材質は、多結晶ダイヤモンドであり、前記切れ刃部１は、一体成形された切削体１１およびいくつかの切れ刃１２を含み、前記切れ刃１２は、螺旋状であり、各前記切れ刃１２は、前記切削体１１の中心軸円周方向に沿って前記切削体１１の外表面に設置され、互いに隣接する２つの前記切れ刃１２の間に、第１切屑排出溝１３が設置される。前記切れ刃１２の第１端部は、前記切削体１１の前端面に設置され、且つ前記切れ刃１２が順番に前記切削体１１の前端面および前記切削体１１の側面に沿って延伸するため、前記切れ刃１２の第２端部は、前記切削体の側面に設置される。
【００３１】
加工過程において、切れ刃部１が各切れ刃１２の回転に連動して回転し、加工部品に対して材料の切除を行って、切削過程において発生した切屑を第１切屑排出溝１３から排出することにより、切屑が加工過程において不利な影響を与えないようにすることができる。
【００３２】
上述した技術方案に基づき、本実施形態において、切削工具に用いる切れ刃部１を提供し、切れ刃部１は、多結晶ダイヤモンドで製造され、且つ切削体１１と切れ刃１２が一体成形を採用することにより、現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具に対して、同じ外径の切削体１１の上にさらに多くの切れ刃１２を成形することができ、切れ刃１２の形式および構造の設計がさらに多様化される。同時に、ＰＣＤ薄片を切削体の上に溶接して強度不足の問題を回避することができるため、多結晶ダイヤモンド材料の特性を十分に利用して、切れ刃部１の切削強度を上げることができ、それにより、切削精度および切削作業効率を有効に向上させるとともに、切削工具の使用寿命を延長することができる。本実施形態は、輪郭形状が螺旋形状の切れ刃１２を設計することにより、より高い切削速度および供給量に適応させることができ、それにより、加工効率をさらに上げることができる。
【００３３】
例を挙げて説明すると、本実施形態において、切削体１１と切れ刃１２の一体成形方法は、主に２種類あり、第１の種類は、例えば、鋳造、付加製造等の累積材料成形であり、もう１つの種類は、例えば、フライス削り、放電切断、レーザー切断、化学腐食等の切削体１１の素材において材料を除去した後に切れ刃１２を加工して形成する方法である。
【００３４】
選択可能な実施方式として、前記切れ刃部１は、具体的に、加工対象に対してフライス削りを行って必要な輪郭を成形するために使用することができるフライスであり、具体的に、加工対象は、主に、ガラス製品、セラミック製品、またはサファイア製品等である。
【００３５】
具体的に、図３を参照すると、切れ刃部１は、さらに、前記切削体１１の上に一体成形されたワイパー刃１７を含み、前記ワイパー刃１７は、前記切れ刃１２の第１端部に設置され、且つ前記切れ刃１２と平滑に遷移し、ワイパー刃１７を切れ刃部１の前端面に設置することにより、加工部品上の加工傷を除去して、表面の平滑度を上げることができ、好ましくは、ワイパー刃１７と切れ刃１２が接触し、且つワイパー刃１７を水平に設置する。再度図５を参照すると、ワイパー刃１７の一端に逃がしを設け、且つ図中のαの角度を鈍角にすることにより、応力が集中するのを防止し、ワイパー刃１７の他端と切れ刃１２を接触させて設置することができる。
【００３６】
具体的な実施形態において、前記切削体１１は、１つの端面を介して固定接続された切削体端部１１１および接続部１１２を含み、前記切れ刃１２の第１端部は、前記切削体端部１１１の前端面に設置され、且つ前記切れ刃１２が順番に前記切削体端部１１１の前端面および前記切削体端部１１１の側面に沿って延伸するため、前記切れ刃１２の第２端部は、前記切削体端部１１１の側面に設置され、且つ前記切れ刃１２の第２端部は、前記切削体端部１１１と前記接続部１１２の接続部分に位置する。切れ刃１２が切削体端部１１１の外表面を覆うだけで、切削要求を満たし、且つ切れ刃１２の加工を簡易化することができる。
【００３７】
さらに、再度図１および図４を参照するとわかるように、前記切削体端部１１１は、同軸で、且つ固定接続されるとともに、階段状に形成された第１切削部１１１１および第２切削部１１１２を含み、前記第１切削部１１１１の外径は、前記第２切削部１１１２の外径よりも小さく、前記第２切削部１１１２と前記接続部１１２は、固定接続され、前記切れ刃１２の第１端部は、前記切削体端部１１１の前端面に設置され、且つ前記切れ刃１２は、順番に、前記第１切削部１１１１の前端面、前記第１切削部１１１１の側面、前記第２切削部１１１２の前端面の突出部分、および前記第２切削部１１１２の側面に沿って延伸するため、前記切れ刃１２の第２端部は、前記第２切削部１１１２の側面に設置される。切れ刃１２の輪郭線をさらに複雑にすることにより、加工精度の要求に対するさらに厳しい状況を満足させ、切削能力を高めることができる。
【００３８】
加工過程中に加工部品がかけるのを防ぐため、前記第１切削部１１１１の前端面と側面の間、前記第１切削部１１１１と前記第２切削部１１１２の間、前記第２切削部１１１２の前端面と側面の間は、いずれも円弧遷移接続を採用する。具体的に図３を参照するとわかるように、切削体１１の縦断面の図において、側面の輪郭線が複数段の円弧と直線で接続された曲線状を含むことにより、切削体１１の表面に成形された切れ刃１２が複数段の円弧と直線で接続されたスプライン曲線になり、切れ刃１２の形状をさらに複雑にし、加工材料の脆い部品に適用することができる。
【００３９】
好ましくは、本実施形態において、前記切削体１１の前端面の中心部分に、冷却溝１４が設置され、前記切れ刃１２の第１端部は、前記冷却溝１４の外辺縁に設置される。冷却溝１４は、切れ刃１２を冷却して、切れ刃１２の熱損傷を有効に減らすことができ、且つ冷却溝１４を切削体１１の前端面の中心部分に設置することにより、冷却溝１４の冷却をさらに均一にして、理想的な冷却効果を得ることができる。
【００４０】
さらに、本実施形態における切れ刃１２の螺旋方向は、左旋であっても、右旋であってもよい。
【００４１】
好ましくは、本実施形態において、前記切れ刃１２の螺旋角は、１５°〜６０°であり、螺旋角を適切に増やすことにより、工具の加工過程における切削力を減らし、工具の対衝撃性を強め、切れ刃振れを防止することができるとともに、さらに優れた表面加工品質を保証し、切削工具の使用寿命を延ばすことができる。上述した螺旋角度に基づき、切れ刃１２の強度、鋭利程度、切削力の大きさ、および切屑の排出速度をいずれも十分理想的にすることができる。
【００４２】
さらに、好ましい実施形態として、前記切削切れ刃部１の切削体１１の外径は、０．５ｍｍ〜１３５ｍｍであり、前記切れ刃１２の個数は、前記切れ刃１２の刃幅により決定され、切削体１１の外径が確定された後、切れ刃１２の刃幅が小さくなれば小さくなるほど、切れ刃１２の個数が大きくなる。前記切れ刃１２の刃幅は、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍであり、前記切れ刃１２の刃長は、０．１ｍｍ〜１５ｍｍであり、以上の切削体１１の外径および切れ刃２の刃幅の限定に基づき、切れ刃部１の上に３〜１５０個の、さらには、より多くの切れ刃１２を設置してもよい。具体的に、本実施形態において、切れ刃１２の刃幅は、前記切れ刃１２の両側面の間の距離を指し、例えば、図２に示したａが切れ刃の刃幅であり、切れ刃１２の刃長は、前記切れ刃１２の前記切削体１１の側面にある一端から前記切削体１１の前端面の間の距離を指し、例えば、図４および図５に示したＬが切れ刃１２の刃長である。切れ刃１２の個数を適切に増やすことにより、切削力を各切れ刃１２に均一に分配することができるため、切削工具は、さらに大きな切削力に耐えることができ、さらに高い切削速度および供給量に適応させることができるとともに、刃幅を縮小して加工精度を上げることができ、刃長により切れ刃１２の有効作用範囲を決定し、上記の適合する切れ刃１２の個数、刃幅、および刃長を利用することにより、切削工具は、理想的な加工精度を有すると同時に、加工効率を保証することができる。
【００４３】
さらに、切れ刃１２の表面粗さの範囲は、０．２〜０．４μｍであり、その値が小さくなれば小さくなるほど、滑らかであることを示し、上述した表面粗さでは、切れ刃１２の刃口が滑らかで鋭利になり、切削される加工対象の表面精度が保証される。
【００４４】
具体的に、第１切屑排出溝１３の深さは、相対する切れ刃１２の刃幅および刃長と適合しなければならず、上述した切れ刃１２の刃幅および刃長に基づき、前記第１切屑排出溝１３の溝深さを、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍにすることにより、加工精度および加工効果をさらに向上させて、加工効率を上げ、同時に、切削工具の使用寿命を延ばすこともできる。
【００４５】
具体的な実施形態において、上述したワイパー刃１７の刃長は、０．０１ｍｍ〜３ｍｍであり、図３および図５を参照すると、ワイパー刃１７の刃長は、ワイパー刃１７の切削体１１の径方向に沿った投影長さｂを指す。
【００４６】
切屑排出効率を上げて、切削工具の加工効率を上げるために、前記切削体１１の上に、いくつかの前記切れ刃１２の方向とは反対の螺旋形の第２切屑排出溝１５を設置し、前記第２切屑排出溝１５は、前記切削体１１の前端面からその側面に延伸し、各前記第２切屑排出溝１５は、前記切削体１１の中心軸円周方向に沿って設置される。前記第２切屑排出溝１５は、具体的に、図２を参照するとわかるように、各前記切れ刃１２をいくつかの段に分割する。
【００４７】
具体的には、第２切屑排出溝１５の関連パラメータは、上述した切れ刃１２のパラメータと一致し、本実施形態における第２切屑排出溝１５の具体的なパラメータは、好ましくは、第２切屑排出溝１５の螺旋角が２０°〜４０°であり、互いに隣接する２つの前記第２切屑排出溝１５の間の間隔が０．２５ｍｍ〜０．７５ｍｍであり、前記第２切屑排出溝１５の溝深さが切れ刃の刃幅よりも小さいか、それに等しく、具体的には、０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍである。
【００４８】
成形しやすいよう、前記切れ刃部１は、さらに、基部１６を含み、前記基部１６は、前記切削体１１の後端面に固定接続され、前記基部１６の材質は、炭化タングステン基超硬合金である。例を挙げて説明すると、切れ刃部１の具体的な成形過程は、まず、炭化タングステン基超硬合金の基部１６をベースとして、天然またはダイヤモンド粉末と結合剤を高温（１０００℃〜２０００℃）、高圧（５〜１０万個大気圧）で基部１６の上に焼結して切削体１１を形成してから、材料を除去して加工し、切削体１１の外表面に切れ刃１２を成形する。
【００４９】
本実施形態の第２方面は、さらに、切削工具を提供し、具体的に図５〜図７を参照すると、工具シャンク２および前記工具シャンク２の前端に取り付けられた上記に記載の前記切れ刃部１を含み、前記工具シャンク２は、前記切削体１１の後端面に接続される。上述した前記切れ刃部１を含むことにより、一体型ＰＣＤ切削工具として、上述した切れ刃部１の全ての有益効果を有するため、ここでは繰り返し説明しない。
【００５０】
好ましくは、前記工具シャンク２の材質は、炭化タングステン基超硬合金であり、前記切れ刃部１は、さらに、基部１６を含み、前記基部１６の材質は、炭化タングステン基超硬合金であり、前記基部１６は、前記切削体１１の後端面に固定接続される。前記工具シャンク２は、前記基部１６の後端面と真空溶接される。したがって、切れ刃部１の基部１６と工具シャンク２は、同じ炭化タングステン基超硬合金を用いて製造されるため、同じ材料特性を有し、基部１６と工具シャンク２の溶接時の変形量を近づけることにより、溶接構造安定性をさらに理想的にし、溶接強度を保証することができる。
【００５１】
例を挙げて説明すると、基部１６と工具シャンク２は、銀ろう溶接層を介して溶接して形成される。銀ろう溶接層は、銀ろう溶接材料により硬化して形成され、銀ろう溶接材料を溶接過程において溶融して、基部１６と工具シャンク２の接続を実現し、硬化後に両者を固定する。具体的には、銀ろう溶接材料は、銀を基部材料としてその他の合金と結合して形成される。本実施形態において、銀ろう溶接層の設置により、工具シャンク２と基部１６は、さらに優れた溶接固定効果を有することができる。
【００５２】
例を挙げて説明すると、上述した基部１６と工具シャンク２において採用する炭化タングステン基超硬合金は、いずれも硬質相である炭化タングステンと金属粘着相で構成された焼結材料である。さらに、焼結材料中のコバルトの質量百分率は、１２％を超えない。
【００５３】
具体的な実施形態において、当該切削工具の輪郭度は、０．０１ｍｍよりも小さい。ここで、輪郭度とは、測定された実際の輪郭の理想の輪郭に対する変動状況を指し、基準があっても、基準がなくてもよい。切削工具の輪郭度を限定することにより、当該切削工具は、さらに優れた加工精度および加工効果を有することができる。
【００５４】
本発明の好ましい実施形態の第３方面は、さらに、上述した前記切削工具を含む超音波工具アセンブリを提出し、上述した切削工具を含むことにより、上述した切削工具の全ての有益効果を有するため、ここでは繰り返し説明しない。
【００５５】
〔実施形態１〕
具体的な実施形態は、切削工具を提供し、前記切れ刃部分１は、６０個の前記切れ刃１２を含む。
【００５６】
上述した切れ刃１２の数量制限の下で、上記切削工具を用いてガラスを加工し、現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具（３個の切れ刃を含む）およびダイヤモンド研削ヘッド（６００＃）の使用パラメータおよび使用寿命と比較して、下記の表に示した。
【００５７】
【表１】
2021530372.tif 000003
【００５８】
上述した切れ刃１２の数量制限の下で、上記切削工具を用いてセラミック加工品を加工し、現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具（３個の切れ刃を含む）およびダイヤモンド研削ヘッド（６００＃）の使用パラメータおよび使用寿命と比較して、下記の表に示した。
【００５９】
【表２】
2021530372.tif 000004
【００６０】
上述した切れ刃１２の数量制限の下で、上記切削工具を用いてサファイアを端面仕上げ加工し、現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具（３個の切れ刃を含む）およびダイヤモンド研削ヘッド（６００＃）の使用パラメータおよび使用寿命と比較して、下記の表に示した。
【００６１】
【表３】
2021530372.tif 000005
【００６２】
上記３つの表からわかるように、本実施形態の切削工具は、上述した切れ刃１２の限定条件に基づくと、本実施形態の切削工具は、ガラス、セラミック、およびサファイア部品を加工した時、現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具および常用されるダイヤモンド研削ヘッドに対して、加工効果がさらに優れており、加工効率がさらに高く、使用寿命がさらに長い。
【００６３】
〔実施形態２〕
具体的な実施形態２は、切削工具を提供し、前記切れ刃部１は、７０個の前記切れ刃１２を含み、切れ刃１２の螺旋角は、５８°であり、切れ刃１２の刃幅は、０．１０ｍｍであり、切れ刃１２の刃長は、２ｍｍであり、切れ刃１２の表面粗さは、０．３μｍである。第１切屑排出溝１３の溝深さは、０．１０ｍｍである。第２切屑排出溝１５の螺旋角は、２６°であり、第２切屑排出溝１５の溝深さは、０．１０ｍｍであり、互いに隣接する２つの第２切屑排出溝１５の間の間隔は、０．５５ｍｍである。
【００６４】
本実施形態の切削工具は、上述したパラメータの限定条件に基づくと、本実施形態の切削工具は、加工精度および加工効果がいずれも比較的優れた効果を達成することができ、加工効率がさらに高く、使用寿命が伝統的な硬質合金切削工具および現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具よりもさらに長い。
【００６５】
〔実施形態３〕
本具体的な実施形態は、８０個の切れ刃１２を含む切削工具を提供し、切れ刃１２の螺旋角は、５２°であり、切れ刃１２の刃幅は、０．０６ｍｍであり、切れ刃１２の刃長は、１．６ｍｍであり、切れ刃１２の表面粗さは、０．２μｍである。第１切屑排出溝１３の溝深さは、０．０８ｍｍである。第２切屑排出溝１５の螺旋角は、２２°であり、第２切屑排出溝１５の溝深さは、０．０８ｍｍであり、互いに隣接する２つの第２切屑排出溝１５の間の間隔は、０．４０ｍｍである。
【００６６】
本発明の実施形態における切削工具は、上述したパラメータの限定条件に基づくと、切削工具の加工効果が比較的優れており、加工精度がさらに高く、加工効率がさらに高く、使用寿命が伝統的な硬質合金切削工具および現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具よりもさらに長い。
【００６７】
〔実施形態４〕
本実施形態は、６４個の切れ刃１２を含む切削工具を提供し、切れ刃１２の螺旋角は、６６°であり、切れ刃１２の刃幅は、０．１４ｍｍであり、切れ刃１２の刃長は、２．８ｍｍであり、切れ刃１２の表面粗さは、０．３６μｍである。第１切屑排出溝１３の溝深さは、０．１２ｍｍである。第２切屑排出溝１５の螺旋角は、３８°であり、第２切屑排出溝１５の溝深さは、０．１２ｍｍであり、互いに隣接する２つの第２切屑排出溝１５の間の間隔は、０．６５ｍｍである。
【００６８】
本発明の実施形態における切削工具は、上述したパラメータの限定条件に基づくと、切削工具の加工効果が比較的優れており、加工精度がさらに高く、加工効率がさらに高く、使用寿命が伝統的な硬質合金切削工具および現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具よりもさらに長い。
【００６９】
以上のように、本発明の実施形態は、切削工具、切れ刃１、および切削工具を含む超音波工具アセンブリを提供し、切削工具の切れ刃部１の材質は、多結晶ダイヤモンドであり、且ついくつかの切れ刃１２を一体成型により切削体１１の外表面に設置して、切れ刃部１を形成することにより、現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具に対して、同じ外径の切削体１１の上にさらに多くの切れ刃１２を設置することができ、切れ刃１２の形式および構造の設計がさらに多様化され、設置した複数の多結晶ダイヤモンド切れ刃１２により、切削工具の切削強度および硬度を向上させることができ、それにより、切削工具の加工精度を上げ、使用寿命を延ばすことができる。また、切れ刃部１の表面に、その中心軸円周方向に沿っていくつかの螺旋状の切れ刃１２を設置することにより、さらに高い回転速度および切り込み量に適応させることができ、それにより、加工効率を上げることができる。
【００７０】
以上、上記は単なる本発明の好ましい実施形態であり、本技術分野における普通の技術者であれば、本発明の技術原理から離脱しないことを前提として、いくつかの修正および置き換えをさらに行うことができ、これらの修正および置き換えも本発明の保護範囲とみなされるべきであることを指摘しなければならない。
【図１】
2021530372.tif 000006
【図２】
2021530372.tif 000007
【図３】
2021530372.tif 000008
【図４】
2021530372.tif 000009
【図５】
2021530372.tif 000010
【図６】
2021530372.tif 000011
【図７】
2021530372.tif 000012
【図８】
2021530372.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和3年1月7日(2021.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密加工工具の技術分野に関するものであり、特に、硬脆性難削材加工用ダイヤモンド切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ガラス、セラミック、またはサファイア等の硬脆性材料の加工分野では、ガラス、セラミック、またはサファイア等を加工しなければならない。それに応じて、異なる種類の切削工具を使用する必要がある。
【０００３】
伝統的な切削工具は、一般的に、高速度鋼または超硬合金材料を用いて製造される。ＰＣＤ（Polycrystalline diamond, 多結晶ダイヤモンド）は、一種の人工ダイヤモンドであり、硬度が高く、圧縮強度が高く、熱伝導率と耐摩耗性に優れるといった特性を有するため、加工業に望まれている。ＰＣＤ材料の普及に伴い、ＰＣＤ切削工具が登場し、伝統的な切削工具の限界を突破した。
【０００４】
現有のＰＣＤ切削工具は、ＰＣＤを薄片にカットした後、超硬合金の切削体に溶接して切削ブレードを作るが、切削体の外径および溶接技術が制限されることにより、スナップイン式ＰＣＤ切削工具は、通常、せいぜい極少数のＰＣＤ薄片（例えば、３枚の切削工具または４枚の切削工具等）しか溶接することができず、多数のブレードの切削工具を製造することができないため、切削工具の切削効果が制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、現有技術および構造の不足を克服することであり、切削工具、その切れ刃部、および前記切削工具を含む超音波工具アセンブリを提供し、スナップイン式ＰＣＤ切削工具に対して、同じ外径の多結晶ダイヤモンド切削体の上にさらに多くの切れ刃を設置することができ、切削刃の形式および構造の設計がより多様化されることにより、切削効果を上げることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を実現するため、本発明の第１方面は、切削工具に用いる切れ刃部を提供し、前記切れ刃部の材質は、多結晶ダイヤモンドであり、前記切れ刃部は、一体成型された切削体およびいくつかの切れ刃を含み、前記切れ刃は、螺旋状であり、各前記切れ刃は、前記切削体の中心軸円周方向に沿って前記切削体の外表面に設置され、互いに隣接する２つの前記切れ刃の間に、第１切屑排出溝が設置される。前記切れ刃の第１端部は、前記切削体の前端面に設置され、且つ前記切れ刃が順番に前記切削体の前端面および前記切削体の側面に沿って延伸するため、前記切れ刃の第２端部は、前記切削体の側面に設置される。
【０００７】
好ましい方案として、前記切れ刃部は、さらに、前記切削体の上に一体成形されたワイパー刃を含み、前記ワイパー刃は、前記切れ刃の第１端部に設置され、且つ前記切れ刃と平滑に遷移する。
【０００８】
好ましい方案として、前記切削体は、１つの端面を介して固定接続された切削体端部および接続部を含み、前記切れ刃の第１端部は、前記切削体端部の前端面に設置され、且つ前記切れ刃が順番に前記切削体端部の前端面および前記切削体端部の側面に沿って延伸するため、前記切れ刃の第２端部は、前記切削体端部の側面に設置され、且つ前記切れ刃の第２端部は、前記切削体端部と前記接続部の接続部分に位置する。
【０００９】
好ましい方案として、前記切削体端部は、同軸で、且つ固定接続されるとともに、階段状に形成された第１切削部および第２切削部を含み、前記第１切削部の外径は、前記第２切削部の外径よりも小さく、前記第２切削部と前記接続部は、固定接続される。
【００１０】
好ましい方案として、前記第１切削部の前端面とその側面の間、前記第１切削部と前記第２切削部の間、前記第２切削部の前端面とその側面の間は、いずれも円弧遷移接続を採用する。
【００１１】
好ましい方案として、前記切削体の前端面の中心部分に、冷却溝が設置され、前記切れ刃の第１端部は、前記冷却溝の外辺縁に設置される。
【００１２】
好ましい方案として、前記切れ刃の螺旋方向は、左旋であっても、右旋であってもよく、前記切れ刃の螺旋角は、１５〜６０°である。
【００１３】
好ましい方案として、前記切削体の外径は、０．５ｍｍ〜１３５ｍｍであり、前記切れ刃の刃数は、前記切れ刃の刃幅によって決定され、前記切れ刃の刃幅は、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍであり、前記切れ刃の刃長は、０．１ｍｍ〜１５ｍｍである。
【００１４】
好ましい方案として、前記第１切屑排出溝の溝深さは、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍである。
【００１５】
好ましい方案として、前記ワイパー刃の刃長は、０．０１ｍｍ〜３ｍｍである。
【００１６】
好ましい方案として、前記切削体の上に、いくつかの前記切れ刃方向とは反対の螺旋形の第２切屑排出溝が設置され、前記第２切屑排出溝は、前記切削体の前端面からその側面に延伸し、各前記第２切屑排出溝は、前記切削体の中心軸円周方向に沿って設置される。前記第２切屑排出溝は、各前記切れ刃をいくつかの段に分割する。
【００１７】
好ましい方案として、前記第２切屑排出溝の螺旋角は、２０°〜４０°である。
【００１８】
好ましい方案として、互いに隣接する２つの前記第２切屑排出溝の間の間隔は、０．２５ｍｍ〜０．７５ｍｍであり、前記第２切屑排出溝の溝深さは、０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍである。
【００１９】
好ましい方案として、前記切れ刃部は、さらに、基部を含み、前記基部は、前記切削体の後端面に固定接続され、前記基部の材質は、炭化タングステン基超硬合金である。
【００２０】
同様の目的で、本発明の第２方面は、工具シャンクおよび前記工具シャンク前端に取り付けられた上記に記載の前記切れ刃部を含む切削工具を提供し、前記工具シャンクは、前記切削体の後端面に接続される。
【００２１】
好ましい方案として、前記工具シャンクの材質は、炭化タングステン基超硬合金であり、前記切れ刃部は、さらに、基部を含み、前記基部は、前記切削体の後端面に固定接続され、前記基部の材質は、炭化タングステン基超硬合金であり、前記工具シャンクは、前記基部の後端面に真空溶接される。
【００２２】
同様に、本発明の第３方面は、さらに、上記に記載の前記切削工具を含む超音波工具アセンブリを提出する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、切削工具、切削工具の切れ刃部、および切削工具を含む超音波工具アセンブリを提供し、現有技術に対して、以下の有益な効果を有する。
【００２４】
多結晶ダイヤモンド材料を用いて切れ刃部を製造することにより、切れ刃の硬度および強度を有効に上げ、加工精度および加工効率を上げることができる。また、切れ刃部の切れ刃を一体成形により切削体の表面に設置することにより、スナップイン式ＰＣＤ切削工具に対して、同じ外径の多結晶ダイヤモンド切削体の上にさらに多くの切れ刃を成形することができ、切れ刃の形式および構造の設計がさらに多様化される。また、いくつかの切れ刃を切削体の中心軸円周方向に沿って分布させることにより、複数の切れ刃が比較的大きな切削力を共同で耐えられるようになり、強度が保証される。また、切れ刃を螺旋状にすることにより、各切れ刃の削力を弱めることができ、比較的高い切削速度および比較的大きな供給量に適応させて、加工効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれ、且つその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。
【００２６】
【図１】本発明の実施形態における切れ刃部の構造概略図である。
【図２】図１のＡの部分の局部拡大図である。
【図３】図１のＢの部分の局部拡大図である。
【図４】本発明の実施形態における切れ刃部の切削体端部の構造概略図である。
【図５】本発明の実施形態における切れ刃部の切れ刃およびワイパー刃の側面の輪郭概略図である。
【図６】本発明の実施形態における切削工具の構造概略図である。
【図７】本発明の実施形態における別の視角から見た切削工具の構造概略図である。
【図８】図７の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面と実施形態を組み合わせて、本発明の具体的な実施方式についてさらに詳しく説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するためのものであって、本発明の範囲を限定するためのものではない。
【００２８】
本発明の説明において、理解すべきこととして、「上」、「下」、「左」、「右」、「頂」、「底」等の用語が示す方位または位置関係は、添付図面に基づく方位または位置関係であり、単に本発明を説明しやすくし、簡単にするためのものであって、ここで示す装置または部品が必ずしも特定の方位を有し、特定の方位で構造・操作されることを示す、または示唆するものではないため、本発明を限定するものと理解すべきではない。理解すべきこととして、本発明において、「第１」、「第２」等の用語を使用して各情報を説明しているが、これらの情報は、これらの用語に限定されるべきではなく、これらの用語は、単に同じ種類の情報を互いに区別するために用いるだけのものである。例えば、本発明の範囲から逸脱しない状況において、「第１」情報を「第２」情報と称してもよく、同様に、「第２」情報を「第１」情報と称してもよい。
【００２９】
また、説明すべきこととして、本発明の説明において、「前端」および「後端」の用語は、切削工具の使用過程において、加工部品の一端に近い部分が「前端」を指し、加工部品の一端から離れた部分が「後端」を指す。
【００３０】
図１〜図５を参照すると、本発明の好ましい実施形態の第１方面は、切削工具に用いる切れ刃部１を提出し、前記切れ刃部１の材質は、多結晶ダイヤモンドであり、前記切れ刃部１は、一体成形された切削体１１およびいくつかの切れ刃１２を含み、前記切れ刃１２は、螺旋状であり、各前記切れ刃１２は、前記切削体１１の中心軸円周方向に沿って前記切削体１１の外表面に設置され、互いに隣接する２つの前記切れ刃１２の間に、第１切屑排出溝１３が設置される。前記切れ刃１２の第１端部は、前記切削体１１の前端面に設置され、且つ前記切れ刃１２が順番に前記切削体１１の前端面および前記切削体１１の側面に沿って延伸するため、前記切れ刃１２の第２端部は、前記切削体の側面に設置される。
【００３１】
加工過程において、切れ刃部１が各切れ刃１２の回転に連動して回転し、加工部品に対して材料の切除を行って、切削過程において発生した切屑を第１切屑排出溝１３から排出することにより、切屑が加工過程において不利な影響を与えないようにすることができる。
【００３２】
上述した技術方案に基づき、本実施形態において、切削工具に用いる切れ刃部１を提供し、切れ刃部１は、多結晶ダイヤモンドで製造され、且つ切削体１１と切れ刃１２が一体成形を採用することにより、現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具に対して、同じ外径の切削体１１の上にさらに多くの切れ刃１２を成形することができ、切れ刃１２の形式および構造の設計がさらに多様化される。同時に、ＰＣＤ薄片を切削体の上に溶接して強度不足の問題を回避することができるため、多結晶ダイヤモンド材料の特性を十分に利用して、切れ刃部１の切削強度を上げることができ、それにより、切削精度および切削作業効率を有効に向上させるとともに、切削工具の使用寿命を延長することができる。本実施形態は、輪郭形状が螺旋形状の切れ刃１２を設計することにより、より高い切削速度および供給量に適応させることができ、それにより、加工効率をさらに上げることができる。
【００３３】
例を挙げて説明すると、本実施形態において、切削体１１と切れ刃１２の一体成形方法は、主に２種類あり、第１の種類は、例えば、鋳造、付加製造等の累積材料成形であり、もう１つの種類は、例えば、フライス削り、放電切断、レーザー切断、化学腐食等の切削体１１の素材において材料を除去した後に切れ刃１２を加工して形成する方法である。
【００３４】
選択可能な実施方式として、前記切れ刃部１は、具体的に、加工対象に対してフライス削りを行って必要な輪郭を成形するために使用することができるフライスであり、具体的に、加工対象は、主に、ガラス製品、セラミック製品、またはサファイア製品等である。
【００３５】
具体的に、図３を参照すると、切れ刃部１は、さらに、前記切削体１１の上に一体成形されたワイパー刃１７を含み、前記ワイパー刃１７は、前記切れ刃１２の第１端部に設置され、且つ前記切れ刃１２と平滑に遷移し、ワイパー刃１７を切れ刃部１の前端面に設置することにより、加工部品上の加工傷を除去して、表面の平滑度を上げることができ、好ましくは、ワイパー刃１７と切れ刃１２が接触し、且つワイパー刃１７を水平に設置する。再度図５を参照すると、ワイパー刃１７の一端に逃がしを設け、且つ図中のαの角度を鈍角にすることにより、応力が集中するのを防止し、ワイパー刃１７の他端と切れ刃１２を接触させて設置することができる。
【００３６】
具体的な実施形態において、前記切削体１１は、１つの端面を介して固定接続された切削体端部１１１および接続部１１２を含み、前記切れ刃１２の第１端部は、前記切削体端部１１１の前端面に設置され、且つ前記切れ刃１２が順番に前記切削体端部１１１の前端面および前記切削体端部１１１の側面に沿って延伸するため、前記切れ刃１２の第２端部は、前記切削体端部１１１の側面に設置され、且つ前記切れ刃１２の第２端部は、前記切削体端部１１１と前記接続部１１２の接続部分に位置する。切れ刃１２が切削体端部１１１の外表面を覆うだけで、切削要求を満たし、且つ切れ刃１２の加工を簡易化することができる。
【００３７】
さらに、再度図１および図４を参照するとわかるように、前記切削体端部１１１は、同軸で、且つ固定接続されるとともに、階段状に形成された第１切削部１１１１および第２切削部１１１２を含み、前記第１切削部１１１１の外径は、前記第２切削部１１１２の外径よりも小さく、前記第２切削部１１１２と前記接続部１１２は、固定接続され、前記切れ刃１２の第１端部は、前記切削体端部１１１の前端面に設置され、且つ前記切れ刃１２は、順番に、前記第１切削部１１１１の前端面、前記第１切削部１１１１の側面、前記第２切削部１１１２の前端面の突出部分、および前記第２切削部１１１２の側面に沿って延伸するため、前記切れ刃１２の第２端部は、前記第２切削部１１１２の側面に設置される。切れ刃１２の輪郭線をさらに複雑にすることにより、加工精度の要求に対するさらに厳しい状況を満足させ、切削能力を高めることができる。
【００３８】
加工過程中に加工部品がかけるのを防ぐため、前記第１切削部１１１１の前端面と側面の間、前記第１切削部１１１１と前記第２切削部１１１２の間、前記第２切削部１１１２の前端面と側面の間は、いずれも円弧遷移接続を採用する。具体的に図３を参照するとわかるように、切削体１１の縦断面の図において、側面の輪郭線が複数段の円弧と直線で接続された曲線状を含むことにより、切削体１１の表面に成形された切れ刃１２が複数段の円弧と直線で接続されたスプライン曲線になり、切れ刃１２の形状をさらに複雑にし、加工材料の脆い部品に適用することができる。
【００３９】
好ましくは、本実施形態において、前記切削体１１の前端面の中心部分に、冷却溝１４が設置され、前記切れ刃１２の第１端部は、前記冷却溝１４の外辺縁に設置される。冷却溝１４は、切れ刃１２を冷却して、切れ刃１２の熱損傷を有効に減らすことができ、且つ冷却溝１４を切削体１１の前端面の中心部分に設置することにより、冷却溝１４の冷却をさらに均一にして、理想的な冷却効果を得ることができる。
【００４０】
さらに、本実施形態における切れ刃１２の螺旋方向は、左旋であっても、右旋であってもよい。
【００４１】
好ましくは、本実施形態において、前記切れ刃１２の螺旋角は、１５°〜６０°であり、螺旋角を適切に増やすことにより、工具の加工過程における切削力を減らし、工具の対衝撃性を強め、切れ刃振れを防止することができるとともに、さらに優れた表面加工品質を保証し、切削工具の使用寿命を延ばすことができる。上述した螺旋角度に基づき、切れ刃１２の強度、鋭利程度、切削力の大きさ、および切屑の排出速度をいずれも十分理想的にすることができる。
【００４２】
さらに、好ましい実施形態として、前記切削切れ刃部１の切削体１１の外径は、０．５ｍｍ〜１３５ｍｍであり、前記切れ刃１２の個数は、前記切れ刃１２の刃幅により決定され、切削体１１の外径が確定された後、切れ刃１２の刃幅が小さくなれば小さくなるほど、切れ刃１２の個数が大きくなる。前記切れ刃１２の刃幅は、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍであり、前記切れ刃１２の刃長は、０．１ｍｍ〜１５ｍｍであり、以上の切削体１１の外径および切れ刃２の刃幅の限定に基づき、切れ刃部１の上に３〜１５０個の、さらには、より多くの切れ刃１２を設置してもよい。具体的に、本実施形態において、切れ刃１２の刃幅は、前記切れ刃１２の両側面の間の距離を指し、例えば、図２に示したａが切れ刃の刃幅であり、切れ刃１２の刃長は、前記切れ刃１２の前記切削体１１の側面にある一端から前記切削体１１の前端面の間の距離を指し、例えば、図４および図５に示したＬが切れ刃１２の刃長である。切れ刃１２の個数を適切に増やすことにより、切削力を各切れ刃１２に均一に分配することができるため、切削工具は、さらに大きな切削力に耐えることができ、さらに高い切削速度および供給量に適応させることができるとともに、刃幅を縮小して加工精度を上げることができ、刃長により切れ刃１２の有効作用範囲を決定し、上記の適合する切れ刃１２の個数、刃幅、および刃長を利用することにより、切削工具は、理想的な加工精度を有すると同時に、加工効率を保証することができる。
【００４３】
さらに、切れ刃１２の表面粗さの範囲は、０．２〜０．４μｍであり、その値が小さくなれば小さくなるほど、滑らかであることを示し、上述した表面粗さでは、切れ刃１２の刃口が滑らかで鋭利になり、切削される加工対象の表面精度が保証される。
【００４４】
具体的に、第１切屑排出溝１３の深さは、相対する切れ刃１２の刃幅および刃長と適合しなければならず、上述した切れ刃１２の刃幅および刃長に基づき、前記第１切屑排出溝１３の溝深さを、好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍにすることにより、加工精度および加工効果をさらに向上させて、加工効率を上げ、同時に、切削工具の使用寿命を延ばすこともできる。
【００４５】
具体的な実施形態において、上述したワイパー刃１７の刃長は、０．０１ｍｍ〜３ｍｍであり、図３および図５を参照すると、ワイパー刃１７の刃長は、ワイパー刃１７の切削体１１の径方向に沿った投影長さｂを指す。
【００４６】
切屑排出効率を上げて、切削工具の加工効率を上げるために、前記切削体１１の上に、いくつかの前記切れ刃１２の方向とは反対の螺旋形の第２切屑排出溝１５を設置し、前記第２切屑排出溝１５は、前記切削体１１の前端面からその側面に延伸し、各前記第２切屑排出溝１５は、前記切削体１１の中心軸円周方向に沿って設置される。前記第２切屑排出溝１５は、具体的に、図２を参照するとわかるように、各前記切れ刃１２をいくつかの段に分割する。
【００４７】
具体的には、第２切屑排出溝１５の関連パラメータは、上述した切れ刃１２のパラメータと一致し、本実施形態における第２切屑排出溝１５の具体的なパラメータは、好ましくは、第２切屑排出溝１５の螺旋角が２０°〜４０°であり、互いに隣接する２つの前記第２切屑排出溝１５の間の間隔が０．２５ｍｍ〜０．７５ｍｍであり、前記第２切屑排出溝１５の溝深さが切れ刃の刃幅よりも小さいか、それに等しく、具体的には、０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍである。
【００４８】
成形しやすいよう、前記切れ刃部１は、さらに、基部１６を含み、前記基部１６は、前記切削体１１の後端面に固定接続され、前記基部１６の材質は、炭化タングステン基超硬合金である。例を挙げて説明すると、切れ刃部１の具体的な成形過程は、まず、炭化タングステン基超硬合金の基部１６をベースとして、天然またはダイヤモンド粉末と結合剤を高温（１０００℃〜２０００℃）、高圧（５〜１０万個大気圧）で基部１６の上に焼結して切削体１１を形成してから、材料を除去して加工し、切削体１１の外表面に切れ刃１２を成形する。
【００４９】
本実施形態の第２方面は、さらに、切削工具を提供し、具体的に図５〜図７を参照すると、工具シャンク２および前記工具シャンク２の前端に取り付けられた上記に記載の前記切れ刃部１を含み、前記工具シャンク２は、前記切削体１１の後端面に接続される。上述した前記切れ刃部１を含むことにより、一体型ＰＣＤ切削工具として、上述した切れ刃部１の全ての有益効果を有するため、ここでは繰り返し説明しない。
【００５０】
好ましくは、前記工具シャンク２の材質は、炭化タングステン基超硬合金であり、前記切れ刃部１は、さらに、基部１６を含み、前記基部１６の材質は、炭化タングステン基超硬合金であり、前記基部１６は、前記切削体１１の後端面に固定接続される。前記工具シャンク２は、前記基部１６の後端面と真空溶接される。したがって、切れ刃部１の基部１６と工具シャンク２は、同じ炭化タングステン基超硬合金を用いて製造されるため、同じ材料特性を有し、基部１６と工具シャンク２の溶接時の変形量を近づけることにより、溶接構造安定性をさらに理想的にし、溶接強度を保証することができる。
【００５１】
例を挙げて説明すると、基部１６と工具シャンク２は、銀ろう溶接層を介して溶接して形成される。銀ろう溶接層は、銀ろう溶接材料により硬化して形成され、銀ろう溶接材料を溶接過程において溶融して、基部１６と工具シャンク２の接続を実現し、硬化後に両者を固定する。具体的には、銀ろう溶接材料は、銀を基部材料としてその他の合金と結合して形成される。本実施形態において、銀ろう溶接層の設置により、工具シャンク２と基部１６は、さらに優れた溶接固定効果を有することができる。
【００５２】
例を挙げて説明すると、上述した基部１６と工具シャンク２において採用する炭化タングステン基超硬合金は、いずれも硬質相である炭化タングステンと金属粘着相で構成された焼結材料である。さらに、焼結材料中のコバルトの質量百分率は、１２％を超えない。
【００５３】
具体的な実施形態において、当該切削工具の輪郭度は、０．０１ｍｍよりも小さい。ここで、輪郭度とは、測定された実際の輪郭の理想の輪郭に対する変動状況を指し、基準があっても、基準がなくてもよい。切削工具の輪郭度を限定することにより、当該切削工具は、さらに優れた加工精度および加工効果を有することができる。
【００５４】
本発明の好ましい実施形態の第３方面は、さらに、上述した前記切削工具を含む超音波工具アセンブリを提出し、上述した切削工具を含むことにより、上述した切削工具の全ての有益効果を有するため、ここでは繰り返し説明しない。
【００５５】
〔実施形態１〕
具体的な実施形態は、切削工具を提供し、前記切れ刃部１は、６０個の前記切れ刃１２を含む。
【００５６】
上述した切れ刃１２の数量制限の下で、上記切削工具を用いてガラスを加工し、現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具（３個の切れ刃を含む）およびダイヤモンド研削ヘッド（６００＃）の使用パラメータおよび使用寿命と比較して、下記の表に示した。
【００５７】
【表１】
2021530372.tif 000014
【００５８】
上述した切れ刃１２の数量制限の下で、上記切削工具を用いてセラミック加工品を加工し、現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具（３個の切れ刃を含む）およびダイヤモンド研削ヘッド（６００＃）の使用パラメータおよび使用寿命と比較して、下記の表に示した。
【００５９】
【表２】
2021530372.tif 000015
【００６０】
上述した切れ刃１２の数量制限の下で、上記切削工具を用いてサファイアを端面仕上げ加工し、現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具（３個の切れ刃を含む）およびダイヤモンド研削ヘッド（６００＃）の使用パラメータおよび使用寿命と比較して、下記の表に示した。
【００６１】
【表３】
2021530372.tif 000016
【００６２】
上記３つの表からわかるように、本実施形態の切削工具は、上述した切れ刃１２の限定条件に基づくと、本実施形態の切削工具は、ガラス、セラミック、およびサファイア部品を加工した時、現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具および常用されるダイヤモンド研削ヘッドに対して、加工効果がさらに優れており、加工効率がさらに高く、使用寿命がさらに長い。
【００６３】
〔実施形態２〕
具体的な実施形態２は、切削工具を提供し、前記切れ刃部１は、７０個の前記切れ刃１２を含み、切れ刃１２の螺旋角は、５８°であり、切れ刃１２の刃幅は、０．１０ｍｍであり、切れ刃１２の刃長は、２ｍｍであり、切れ刃１２の表面粗さは、０．３μｍである。第１切屑排出溝１３の溝深さは、０．１０ｍｍである。第２切屑排出溝１５の螺旋角は、２６°であり、第２切屑排出溝１５の溝深さは、０．１０ｍｍであり、互いに隣接する２つの第２切屑排出溝１５の間の間隔は、０．５５ｍｍである。
【００６４】
本実施形態の切削工具は、上述したパラメータの限定条件に基づくと、本実施形態の切削工具は、加工精度および加工効果がいずれも比較的優れた効果を達成することができ、加工効率がさらに高く、使用寿命が伝統的な硬質合金切削工具および現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具よりもさらに長い。
【００６５】
〔実施形態３〕
本具体的な実施形態は、８０個の切れ刃１２を含む切削工具を提供し、切れ刃１２の螺旋角は、５２°であり、切れ刃１２の刃幅は、０．０６ｍｍであり、切れ刃１２の刃長は、１．６ｍｍであり、切れ刃１２の表面粗さは、０．２μｍである。第１切屑排出溝１３の溝深さは、０．０８ｍｍである。第２切屑排出溝１５の螺旋角は、２２°であり、第２切屑排出溝１５の溝深さは、０．０８ｍｍであり、互いに隣接する２つの第２切屑排出溝１５の間の間隔は、０．４０ｍｍである。
【００６６】
本発明の実施形態における切削工具は、上述したパラメータの限定条件に基づくと、切削工具の加工効果が比較的優れており、加工精度がさらに高く、加工効率がさらに高く、使用寿命が伝統的な硬質合金切削工具および現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具よりもさらに長い。
【００６７】
〔実施形態４〕
本実施形態は、６４個の切れ刃１２を含む切削工具を提供し、切れ刃１２の螺旋角は、６６°であり、切れ刃１２の刃幅は、０．１４ｍｍであり、切れ刃１２の刃長は、２．８ｍｍであり、切れ刃１２の表面粗さは、０．３６μｍである。第１切屑排出溝１３の溝深さは、０．１２ｍｍである。第２切屑排出溝１５の螺旋角は、３８°であり、第２切屑排出溝１５の溝深さは、０．１２ｍｍであり、互いに隣接する２つの第２切屑排出溝１５の間の間隔は、０．６５ｍｍである。
【００６８】
本発明の実施形態における切削工具は、上述したパラメータの限定条件に基づくと、切削工具の加工効果が比較的優れており、加工精度がさらに高く、加工効率がさらに高く、使用寿命が伝統的な硬質合金切削工具および現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具よりもさらに長い。
【００６９】
以上のように、本発明の実施形態は、切削工具、切れ刃１、および切削工具を含む超音波工具アセンブリを提供し、切削工具の切れ刃部１の材質は、多結晶ダイヤモンドであり、且ついくつかの切れ刃１２を一体成型により切削体１１の外表面に設置して、切れ刃部１を形成することにより、現有のスナップイン式ＰＣＤ切削工具に対して、同じ外径の切削体１１の上にさらに多くの切れ刃１２を設置することができ、切れ刃１２の形式および構造の設計がさらに多様化され、設置した複数の多結晶ダイヤモンド切れ刃１２により、切削工具の切削強度および硬度を向上させることができ、それにより、切削工具の加工精度を上げ、使用寿命を延ばすことができる。また、切れ刃部１の表面に、その中心軸円周方向に沿っていくつかの螺旋状の切れ刃１２を設置することにより、さらに高い回転速度および切り込み量に適応させることができ、それにより、加工効率を上げることができる。
【００７０】
以上、上記は単なる本発明の好ましい実施形態であり、本技術分野における普通の技術者であれば、本発明の技術原理から離脱しないことを前提として、いくつかの修正および置き換えをさらに行うことができ、これらの修正および置き換えも本発明の保護範囲とみなされるべきであることを指摘しなければならない。
【符号の説明】
【００７１】
１：切れ刃部
２：工具シャンク
１１：切削体
１２：切れ刃
１３：第１切屑排出溝
１４：冷却溝
１５：第２切屑排出溝
１６：基部
１７：ワイパー刃
１１１：切削体端部
１１２：接続部
１１１１：第１切削部
１１１２：第２切削部
【国際調査報告】
2021530372.tif 000017
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2021530372.tif 000019
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