(57)【要約】      （修正有）【課題】手作業で行われていたシール面の超精密加工を単結晶ダイヤモンド切削工具を用いることにより１工程で行えるようにする。【解決手段】単結晶ダイヤモンド平バイト（切削加工工具）は、バイト刃先幅を１．６〜１１ｍｍとした場合、好ましくは１５００〜２５００ｍｍ／ｍｉｎの送り速度で、逃げ角βを３°とした逃げ面２−３と、先端部から稜角２−４までの距離Ｌ２が好ましくは０．１〜０．２ｍｍで、好ましくは１０’〜３０’の逆逃げ角α（刃先と稜角位置との高さの差ｔ＝０．３〜１．７μｍ）を有する逆逃げ面２−２を設け、好ましくは２〜５μｍの切り込み深さにしているので、工具のびびりや切り屑のむしれ無しに、切削加工面と切りくずとの間の切り裂き作用が良好に行われ、また、稜角部分によるバニシ仕上げがなされる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆逃げ角αを１０’〜３０’とし、刃先部から稜角までの距離Ｌを０．１〜０．２ｍｍとした逆逃げ面を有するアルミニウム合金用単結晶ダイヤモンド平バイト。
【請求項２】
逆逃げ角αを１０’〜３０’とし、刃先部から稜角までの距離Ｌを０．１〜０．２ｍｍとした逆逃げ面を有する単結晶ダイヤモンド平バイトを用い、送り速度を１５００〜２５００ｍｍ／ｍｉｎとし、切り込み深さを２〜５μｍとしてアルミニウム合金製品を超精密切削する方法。
【請求項３】
逆逃げ角αを１０’〜３０’とし、刃先部から稜角までの距離Ｌを０．１〜０．２ｍｍとした単結晶ダイヤモンド平バイトを用い、送り速度を２０００〜２５００ｍｍ／ｍｉｎとし、切り込み深さを２〜５μｍとして超精密切削された幅１〜１１ｍｍのシール面を有するアルミニウム合金製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、単結晶ダイヤモンドを切削加工工具のチップに用いた超精密切削加工方法、その工具、及び、その加工方法によって製作された製品に関する。より具体的には、半導体製造装置その他において高真空を保持するための真空チャンバー用のシール部材又はパッキン取り付け溝の鏡面加工などに用いるための切削加工方法、その工具、及び、その製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、その様な超精密加工においては、エンドミルで溝を切削した後、仕上げ加工には目的の表面粗さに仕上げるためにヘールバイトにより下仕上げを施した後さらに数種類のやすり♯８００、♯１２００、♯２０００、♯３０００等を掛け、最後に液状研磨剤で研磨するという手間のかかるやり方をしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、所望の表面粗さにするために多くの工程と手間を必要とした従来の方法に代わり溝の仕上げ加工を１行程で短時間にそして高精度の加工を可能とする切削加工方法、そのために使用される単結晶ダイヤモンド切削加工工具、及び、その様な超精密切削加工を施されたアルミニウム合金製品を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題を解決するための第１の手段は、逆逃げ角αを１０’〜３０’とし、刃先部から稜角までの距離Ｌを０．１〜０．２ｍｍとした逆逃げ面を有するアルミニウム合金用単結晶ダイヤモンド平バイトである。
本発明の課題を解決するための第２の手段は、逆逃げ角αを１０’〜３０’とし、刃先部から稜角までの距離Ｌを０．１〜０．２ｍｍとした逆逃げ面を有する単結晶ダイヤモンド平バイトを用い、送り速度を１５００〜２５００ｍｍ／ｍｉｎとし、切り込み深さを２〜５μｍとしてアルミニウム合金製品を超精密切削する方法である。
本発明の課題を解決するための第３の手段は、逆逃げ角αを１０’〜３０’とし、刃先部から稜角までの距離Ｌを０．１〜０．２ｍｍとした逆逃げ面を有する単結晶ダイヤモンド平バイトを用い、送り速度を１５００〜２５００ｍｍ／ｍｉｎとし、切り込み深さを２〜５μｍとして超精密切削された幅１〜１１ｍｍの環状シール面を有するアルミニウム合金製品である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる単結晶ダイヤモンド平バイト（切削加工工具）は、バイト刃先幅を１．６〜１１ｍｍとした場合、好ましくは１５００〜２５００ｍｍ／ｍｉｎの送り速度で、逃げ角を３°とした逃げ面と、先端部から稜角までの距離が好ましくは０．１〜０．２ｍｍで、好ましくは１０’〜３０’の逆逃げ角（刃先と稜角位置との高さの差ｔ＝０．３〜１．７μｍ）を有する逆逃げ面を設け、好ましくは２〜５μｍの切り込み深さにしているので、工具のびびりや切り屑のむしれ無しに、切削加工面と切りくずとの間の切り裂き作用が良好に行われ、また、稜角部分によるバニシ仕上げがなされる。
なお、逃げ角は、一応３°としたが、逃げ面が被切削面に接触しないものであればよいと考えている。
【０００６】
【実施例】
図１は、本発明の１実施例における切削加工工具の立面図を示す。１は、シャンク、２は、単結晶ダイヤモンドチップである。
図２は、同じく本発明の１実施例における切削加工工具１の平面図を示す。１は、切削加工工具、２は、単結晶ダイヤモンドチップ、３は、シャンクである。
図３は、本発明の１実施例における単結晶ダイヤモンドチップ２の側面図を示す。２−１は、逆逃げ面、２−２は、逃げ面、２−３は、稜角、２−４は、すくい面、２−５は、後側面、２−６は、頂面、２−７は、左側面である。αは、逆逃げ角、βは、逃げ角である。すくい面２−４のすくい角は０°で、シャンク１の中心軸を含む面に一致させている。逆逃げ角αは、１０’〜３０’、逃げ角βは、３°とした。
【０００７】
すくい面２−４と稜角２−３との距離Ｌ２は、チップ２の幅Ｌ１が１．６〜１１．０ｍｍの場合において、好ましくは０．１〜０．２ｍｍである。これ以上小さいとびびりが生じやすくなり、これ以上大きいとむしれが生じやすくなる。チップ２の大きさは、勿論、生産される単結晶ダイヤモンドの大きさによって決まる。
図４は、ダイヤモンドチップ２の平面図を示す。２−３は、稜角、２−４は、すくい面、２−５は、後側面、２−６は、頂面、２−７は、左又は右の側面である。γは、側面逃がし角で１°とした。チップ２の厚さＬ３は、５〜１０ｍｍ程度にした。角部のアール２−８は、０．２ｍｍとし、バリの発生を防ぐようにした。
図５は、ダイヤモンドチップ２の底面図を示す。２−１は、逆逃げ面、２−２は、逃げ面、２−３は、稜角、２−７は、左右の側面、δは、側面逃げ角で、切削すべきコーナー部の半径の大きさによって決まる。
【０００８】
例えば、ダイヤモンドチップ幅が５ｍｍの場合、ダイヤモンドチップの厚さＬは、５〜１０ｍｍ、Ｌ１は、０．２ｍｍ、逆逃げ角αは、１０’〜４０’、好ましくは１５’〜３０’、逃げ角βは、３°、側面逃げ角γは、１°、δは、１°３０’とした。アルミニウム合金製品、例えば、真空チャンバーなど、の材質は、ＪＩＳ−Ａ５０５２、ＪＩＳ−Ａ６０６３のものを試みた。
本発明の超精密切削加工の１実施例について説明する。半導体製造装置に用いる真空チャンバーのシール（Ｏリング）取付面の加工においては、エンドミルで十点平均粗さＲｚ＝３μｍに周辺部分を含めて加工した上で、Ｏリングに接触するシール接触部分を本発明にかかる切削工具１で切削した。この表面は、粗さ（Ｒ）とうねり（Ｗ）の混合した不規則なものである。このような表面の凹凸を取り除き、所定の表面粗さを得るために切削工具１を３回程度周回させ、切り込み位置を越えたところで切削工具１を逃がすようにした。
【０００９】
所定の切り込み深さに達するまでのアプローチは１００ｍｍとした。Ｌ１＝０．２ｍｍでの逆逃げ面の先端部の高さｈは、α＝１５’で０．９μｍ、α＝３０’で１．７μｍである。切り屑は、何れの場合も工具に接触する面が鏡面で、切り込み量５μｍでは、厚さが０．０１２〜０．０１５ｍｍ（マイクロメーターで測定）の薄い連続した１枚の鉋屑状を呈していた。アルミニウム合金に対する切削剤として水溶性油のエマルジョン液や化学薬品の水溶液や鉱油などを用いる。この水溶性油は、安価で冷却効果が高くチップの除去や構成刃先や溶着の発生防止効果が高い。被切削加工材として、ＪＩＳ−Ａ５０５２やＪＩＳ−Ａ６０６３などのアルミニウム合金を使用した。ダイヤモンドは、熱伝導率が高く、金属との摩擦係数も小さいが、鉄とは反応しやすい。単結晶ダイヤモンドバイトは、アルミニウム・マグネシウム合金などの軽金属や銅合金、貴金属などの切削に用いられることが多いが、チタン、鉄、ニッケル、モリブデン、タングステンなどの加工には向いていないとされている。
【００１０】
本実施例において、逆逃げ角を１５’とし、バイト刃先幅３．０ｍｍ、距離Ｌ２＝０．１ｍｍの切削工具１で切り込み深さを５μｍ、送り速度をＦ２０００（ｍｍ／ｍｉｎ）として切削し、非接触式面粗さ測定機（東京精密社製ＳＵＲＦＣＯＭ  １８００Ｄ、以下、「面粗さ測定機」と云う。）で測定（ＪＩＳ−１９８２規格、断面測定、測定長さ＝０．２５ｍｍ）したところ、表面粗さは、周（長手）方向でＲｍａｘ＝０．３０４μｍ、Ｒｚ＝０．２７３μｍ、横断方向でＲｍａｘ＝０．３６８μｍ、Ｒｚ＝０．３６８μｍであった。
同様にして、バイト刃先幅５．０ｍｍ、距離Ｌ２＝０．２ｍｍの切削工具１で切り込み深さを５μｍ、送り速度をＦ２０００（ｍｍ／ｍｉｎ）として切削した。同様に面粗さ測定機で測定したところ、表面粗さは、周方向でＲｍａｘ＝０．３３６μｍ、Ｒｚ＝０．３２０μｍ、横断方向でＲｍａｘ＝０．３７２μｍ、Ｒｚ＝０．２９５μｍであった。
【００１１】
同様にして、バイト刃先幅１０．０ｍｍ、距離Ｌ２＝０．２ｍｍの切削工具１で切り込み深さを５μｍ、送り速度をＦ１５００（ｍｍ／ｍｉｎ）として切削した。同様に面粗さ測定機で測定したところ、表面粗さは、周方向でＲｍａｘ＝０．３６４μｍ、Ｒｚ＝０．３１７μｍ、横断方向でＲｍａｘ＝０．３２４μｍ、Ｒｚ＝０．２８７μｍであった。
図６は、バイト刃先幅、送り速度、及び、切り込み深さを一覧表にしたものである。送り速度がこれ以上になると、機械特性により形状（コーナー）がだれていまい、又、この速度以下では、悪化（むしれ）を生じる。切り込み深さは、刃具欠損の危険性から、これを超える深さは未挑戦である。なお、バイト刃先幅１．６ｍｍでは、距離Ｌ２は、０．１ｍｍとしている。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、１工程で、一定幅において前工程の表面粗さとうねりを取り去り所望の面粗さを得ることが出来る。工具のびびりや切り屑のむしれ無しに、切削加工面と切りくずとの間の切り裂き作用が良好に行われ、また、稜角部分によってバニシ仕上げがなされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例における切削加工工具の立面図を示す。
【図２】本発明の１実施例における切削加工工具１の平面図を示す。
【図３】本発明の１実施例における単結晶ダイヤモンドチップ２の側面図を示す。
【図４】本発明の１実施例における単結晶ダイヤモンドチップ２の平面図を示す。
【図５】本発明の１実施例における単結晶ダイヤモンドチップ２の底面図を示す。
【図６】バイト刃先幅、送り速度、及び、切り込み深さの一覧表である。
【符号の説明】
１        切削加工工具
２        単結晶ダイヤモンドチップ
【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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