(57)【要約】      （修正有）【課題】高い寸法精度と良好な面粗さを得る仕上げ加工用工具を提案する。【解決手段】仕上げ加工用工具１のコンパクト部の作用面４ａにおいて、作用面４ａ上を鏡面状に加工した後、切削能力を得るために、例えばレーザー加工機を用いて、その面粗さがＲａ０．５乃至２．０μｍとなるように粗さを付与させる。このとき作用面４ａ上に、所定のパターンとなる高所部５と低所部６を形成させる。これにより仕上げ加工用工具１は切味が増し、被加工物は高い寸法精度とバニシング効果を短時間で得ることができる。【選択図】図２
2005205548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャンクと、該シャンクに固着され、被加工物に作用する作用面を備えた超砥粒コンパクトとからなる工具本体を備え、前記作用面の面粗さがＲａ０．５μｍ乃至２．０μｍである仕上げ加工用工具において、前記作用面上に所定のパターンに従って低所部を形成したことを特徴とする、仕上げ加工用工具。
【請求項２】
請求項１記載の仕上げ加工用工具において、前記作用面上の最高部と最低部との高低差が３μ以上であることを特徴とする、仕上げ加工用工具。
【請求項３】
請求項１または２に記載の仕上げ加工用工具において、前記低所部のパターンは格子状であること特徴とする、仕上げ加工用工具。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１記載の仕上げ加工用工具において、前記仕上げ加工用工具はさらに前記工具本体を保持する保持具を備え、前記工具本体は少なくとも前記超砥粒コンパクトが前記保持具の先端より突出した状態で取り付けられ、かつ、前記保持具に対して所定の範囲で、軸方向及び径方向において移動可能であり、さらに、前記仕上げ加工用工具は、前記工具本体を前記保持具の前記先端側へ付勢する弾性部材を備えることを特徴とする、仕上げ加工用工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、被加工物の仕上げ加工用工具に関し、さらに詳細に言えば、超砥粒コンパクトを用いた仕上げ加工用工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
被加工物の面粗さを向上させる方法として、従来からバニシング加工が知られている。バニシング加工は、被削材表面に存在する微小の凹凸、条痕などを押しつぶして、面粗さを向上させて滑らかな面を得る仕上げ加工法である。通常、例えば寸法精度の高い穴あけ加工をする場合、一次加工で例えば若干の取り代を残して加工し、二次加工でその取り代を切除して寸法精度を出すようにしている。しかし、バニシング加工においては、バニシング工具の作用面は鏡面状に研磨されており、切削加工を行うための切刃（エッジ）を持っていない。そのため、バニシング加工で被加工物の寸法精度を出すことはできない。従って、高い寸法精度ときわめて良好な面粗さが要求される場合、従来の工具では対応ができない場合があった。
【０００３】
そこで本願出願人は特開２００３−２３６７６３において、工具本体に超砥粒コンパクトを固着し、その超砥粒コンパクトの作用面を中心線平均粗さＲａ０．５〜２．０μｍとした仕上げ加工用工具を提案した。仕上げ加工用工具の作用面上に、前記の範囲で面粗さを付与することにより、例えば１０μｍ程度の取り代の加工が可能となり、被加工物に高い寸法精度を付与することができるとともに、その仕上げ面の面粗さもきわめて良好なものを得ることができた。
【０００４】
上記の仕上げ加工用工具は、高い寸法精度と良好な面粗さを単一の加工作業で得るという点でその目的を達成したものであるが、さらにいくつかの点で解決すべき課題が存在することが判明した。すなわち、この仕上げ加工用工具は作用面に所定の面粗さを付与することにより、僅かに被加工物の切削を行うものであり、切刃を形成して、その切刃で切削するものではない。作用面の微細な凸部の作用により削り取るが、面粗さが前述の如くきわめて小さいので、凸部間のスペースは小さく、加工中に発生する切り粉は逃げる空間がない。そのため切り粉の順調な排出が困難となり、切味が劣り加工に時間が掛かっていた。また、この作用面の切削能力は小さいので、被加工物の表面に平坦に当てなければ、良好な加工を行えない。例えば被加工面に振れがある場合、すなわち被加工面に対して作用面が僅かに傾いた状態において、正常な加工ができなくなるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特許公開２００３−２３６７６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、高い寸法精度と良好な面粗さを得ると同時に、切味をさらに向上させた、仕上げ加工用工具を提供することを課題とする。さらに、被加工面に振れがある場合においても良好な加工が行える、仕上げ加工用工具を提供することも課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の仕上げ加工用工具においては、シャンクと、シャンクに固着され、被加工物に作用する作用面を備えたコンパクト部とからなる工具本体を備え、この作用面上の面粗さはＲａ０．５μｍ乃至２．０μｍとなり、さらに作用面上に所定のパターンに従って低所部を形成した。
【０００８】
ある実施の形態においては、作用面上の最高部と最低部の高低差は３μｍ以上となっている。
【０００９】
ある実施の形態に係る仕上げ加工用工具においては、低所部のパターンは格子状に形成される。
【００１０】
さらに、ある実施の形態に係る仕上げ加工用工具においては、工具本体を保持する保持具を備え、工具本体は少なくとも超砥粒コンパクトが保持具の先端より突出した状態で取り付けられ、かつ保持具に対して、所定の範囲で軸方向及び径方向において移動可能であり、さらに仕上げ加工用工具は、工具本体を保持具の先端側へ付勢する弾性部材が備えられる。
【発明の効果】
【００１１】
上記の通り本願発明では、コンパクト部の作用面上に所定のパターンに従った低所部を形成し、切り粉が入り込むスペースを確保したことにより切味が向上した。これにより被加工物の寸法精度とバニシング効果については従来通り高い効果を維持しつつ、加工時間を短縮することができる。特に作用面上の最後部と最低部との高低差を３μ以上とすると、好適である。また、保持具によって保持された工具本体は、保持具に対して軸方向及び径方向において所定の範囲で移動が可能であり、さらに仕上げ加工用工具は工具本体を保持具の先端側へ付勢する弾性部材を備えている。従って、この仕上げ加工用工具は加工時において、被加工面に振れがある場合でも工具本体が振れに追随し、常に作用面が被加工面に平面的に接することができ、良好な加工ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１を参照すると、本発明に係る仕上げ加工用工具は、符号１で示されている（以下、単に工具１と言う）。図１において（イ）は正面図、（ロ）は左側面図、（ハ）は（イ）のＡ−Ａ線断面図である。工具１は保持具１０と工具本体２で構成されている。工具本体２はコンパクト部４とシャンク８で構成されている。コンパクト部４は、超砥粒コンパクトで作られており、本実施の形態ではダイヤモンドコンパクトとし、円盤状の形状となっている。被加工物に接触させる面を作用面４ａとし、これは切削能力を得るために表面加工を施すが、詳細は後述する。
【００１３】
保持具１０は四角柱の形状となっている。その先端部近くに、図１（ハ）において、紙面に対し垂直方向に伸びた断面矩形の貫通孔が設けられ、これにより後述する工具本体２のシャンク８の基部８ｃを収受する空所１０ａが形成されている。さらに先端中央部には、その上下幅が空所１０ａの上下幅より短く、工具本体室１０ａに通じた溝１０ｄが図１（ハ）の紙面に垂直方向に貫通して設けられている。これにより係止部１０ｂ、１０ｃが上下対称に形成される。保持具１０の軸中心に、図において右側端面より工具本体室１０ａまで貫通した孔１０ｅが設けられている。これの内周壁には、端から軸方向所定の範囲で雌ねじが切られている。ここに、後述する押えネジ１４が取り付けられる。図１（イ）において、保持具１０の先端から少なくとも空所１０ａを越えた位置まで、上下を所定の深さだけ均等に浚い、後述のあて板を取り付けるための取付面１０ｆ、１０ｇを形成している。この取付面１０ｆ、１０ｇにて、平面形状がこの取付面１０ｆ、１０ｇここで浚われた形状と同形状の、あて板１６ａ、１６ｂが取り付けられ、これらは適宜手段によって保持具１０に固定される。これらにより空所１０ａの上下が閉じられる。
【００１４】
工具本体２を構成するシャンク８は、前記コンパクト部４と同径の円柱の形状となっており、例えば焼入鋼で作られる。このシャンク８は図１（ハ）で示されるように、軸方向の中央部において、その外周上に紙面に垂直方向に伸びた係止溝８ａ、８ｂが上下対称に形成されている。係止溝８ａ、８ｂにより挟まれた部分が首部８ｄとなり、これによりシャンク８は基部８ｃと先端部８ｅに分けられる。基部８ｃ端面に、後述する弾性部材１２を受けるための断面円形の浅い窪みの受け部８ｆが形成されている。シャンク８の先端部８ｅの端面に、コンパクト部４がロウ付けによって固着され、工具本体２となっている。
【００１５】
工具本体２は、シャンク８の基部８ｃが保持具１０の空所１０ａ内に収受され、首部８ｄが溝１０ｄを通り、先端部８ｅが保持具１０の先端面より突出した状態で保持具１０に取り付けられる。シャンク８の係止溝８ａ、８ｂの幅は、係止部１０ｂ、１０ｃの幅より若干長くなっており、基部８ｃの長さは、空所１０ａの左右幅より若干短くなっている。また、基部８ｃの外径に対して、空所１０の上下幅及び、あて板１６ａ、１６ｂ間の幅とは僅かな隙間が設けられている。従って、工具本体２は軸方向及び径方向に若干の移動が可能となっている。
【００１６】
符号１２は保持具１０の孔１０ｄに挿入された圧縮バネであり、その挿入方向先端は、シャンク８の受け部８ｆに嵌っている。そして他端側は孔１０ｄにねじ込まれた押えネジ１４により押えられている。これにより工具本体２を先端側へ常に押し付ける作用を与えている。この押し付ける力は、押えネジ１４をねじ込む位置を変えることで調節することができる。押えネジ１４の挿入方向の先端中心には、バネの内周に嵌る円柱状の所定の長さの突起部１４ａが設けられている。これは圧縮バネ１２を垂直方向に案内する作用を与えて、圧縮バネ１２が芯ズレして圧縮することを防いでいる。
【００１７】
以下図２を参照して、作用面４ａの構成について説明する。尚、図２（ロ）は作用面４ａの特徴を表すために少し誇張して描かれている。前述のコンパクト部４において、一般のバニシング工具の場合、超硬合金、ダイヤモンドコンパクト等超硬質物質で構成されており、その作用面４ａは鏡面状態に研磨されているが、本発明ではこの作用面４ａを鏡面状に加工した後、切削能力を得るためにＲａ＝０．５〜２．０μｍの範囲の面粗さを付与している。この加工には、放電加工、レーザー加工、イオンビーム加工、ショットブラスト等の方法を用いることができる。このとき作用面４ａに所定のパターンに従った低所部６を形成させている。この高低差を設けることにより、加工時において低所部６と被加工面とによる空間を作り、発生する切り粉の排出をしやすくし、工具１の切味を向上させている。
【００１８】
なお本発明の実施の例では、作用面４ａ上の全体にレーザー加工を行い、前述の範囲の面粗さを付与している。このとき低所部６は約０．２５ｍｍピッチの格子状のパターンで形成されている。この格子を構成している凹所となる条溝の幅は約０．１５ｍｍとなっている。高所部５は平面約□０．１ｍｍの凸所として形成され、これらが約０．２５ｍｍピッチのパターンで作用面４ａ上の全体に構成されている。この加工による最大高さ（最高部と最低部の高低差）は３μｍ以上となっている。尚、所定の面粗さを与える加工と、低所部６となる条溝を形成する加工とは、レーザー加工機を適宜制御することにより、単一の作業で行うことができる。
【００１９】
図３に示すように、工具１を用いて以下の加工を行った。被加工物は、焼入れ硬度ＨｒＣ６０〜６３、外形φ３０、内径φ１２のＳＫＤ１１のパイプ状の被切材となっている（以下、単にパイプ２０と言う）。このパイプ２０の端面はＣＢＮバイトで加工され、その表面の十点平均粗さはＲｚ＝１．６〜２．０μｍとなった。この後、パイプ２０をＮＣ旋盤の三爪チャック２２で保持し、この状態でパイプ２０を８００〜１２００ｒｐｍで回転させて、切削油をかけ、本工具１を用いてパイプ２０端面の表面を加工した。このとき工具１の作用面４ａの面粗さはＲａ＝０．９３μｍ、最大高さは５．２μｍであった。この工具１をパイプ２０の端面に軸方向に５ｋｇ／ｆの荷重で押し付けると共に、径方向に往復移動させながら加工した。加工を１分間行った結果、パイプ２０端面の面粗さをＲｚ＝０．４μｍに向上させることができた。
【００２０】
ところで前述の通り、工具本体２は圧縮バネ１２により先端方向へ常時付勢されると共に、保持具１０内において僅かに移動できるようになっている。従って、図４に示すように、工具１は、加工時に被加工面２１に振れがある場合も、常に作用面４ａが被加工面２１の傾きに追随するようになっており、良好な加工を行うことができる。
【００２１】
本実施の形態では、作用面４ａ上に形成された低所部６のパターンを格子状としたが、パターンの形状はこれに限定されるものではない。例えばパターンを所定のピッチの縞状に、あるいは同心円状に形成するなど任意の形状にすることができる。また、上記の実施の形態では、工具１の作用面４ａは工具本体２の先端面のみに設けたが、これに限定されるものではない。例えば先端面及びその先端面から軸方向所定の長さの円柱状の外周面に作用面を形成してもよい。これにより被加工物の孔の内壁の仕上げ加工に使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る仕上げ加工用工具の正面図（イ）と側面図（ロ）とＡ−Ａ断面図（ハ）となる。
【図２】本発明の実施の形態に係るコンパクト部の正面図（イ）と側面断面の拡大図（ロ）となる。
【図３】加工時に振れがある場合の被加工面と仕上げ加工用工具との関係を示す側面断面図となる。
【図４】加工の実施例を示す側面断面図となる。
【符号の説明】
【００２３】
１    仕上げ加工用工具
２    工具本体
４    コンパクト部
４ａ  作用面
５    高所部
６    低所部
８    シャンク
１０  保持具
１２  弾性部材
【図１】
2005205548.tif 000003
【図２】
2005205548.tif 000004
【図３】
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【図４】
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