(57)【要約】【課題】超精密金型や超精密部品に対して、微細研削を行うことができる研削工具を提供することを課題とする。【解決手段】台金１２と、この台金１２の先に接合される多結晶焼結ダイヤ層１３と、を備える研削工具において、多結晶焼結ダイヤ層１３は、台金１２に接合される本体部１４と、本体部１４の先端から先方に突出する突出部１５と、突出部１５の先端に放電加工によって半球状に形成される半球部１６と、半球部１６の放電加工時に半球部１６の表面に多数形成されるダイヤモンド粒子の凸部１７であって、被削材を研削する半球面状の刃部２０と、からなる。【効果】超硬合金の研削を可能にすると共に、超精密金型や超精密部品に対して微細研削を行うことができる。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
台金（１２）と、この台金（１２）の先に接合される多結晶焼結ダイヤ層（１３）と、を備える研削工具（１０）において、
前記多結晶焼結ダイヤ層（１３）は、前記台金（１２）に接合される本体部（１４）と、
この本体部（１４）の先端から先方に突出する突出部（１５）と、
この突出部（１５）の先端に放電加工によって半球状に形成される半球部（１６）と、
この半球部（１６）の放電加工時に前記半球部（１６）の表面に多数形成されるダイヤモンド粒子の凸部（１７）であって、被削材（４０）を研削する半球面状の刃部（２０）と、からなることを特徴とする研削工具。
【請求項２】
前記突出部（１５）は、円柱形状を呈していることを特徴とする請求項１記載の研削工具。
【請求項３】
前記突出部（１５）は、円錐形状を呈していることを特徴とする請求項１記載の研削工具。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、研削工具の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、研削工具として、ｃＢＮ（立方晶窒化硼素）焼結体で刃部を構成したボールエンドミルが広く実用に供されている。このｃＢＮ焼結体は、高硬度綱の研削に適しているが、被削材が超硬合金の場合、直ぐに摩滅してしまうという問題がある。しかし、近年、超硬合金にも研削を施したいという要望が高まっており、この要求に応えることができるボールエンドミルが提案されている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１１は従来の技術の基本構成を説明する図であり、ボールエンドミル１００は、多結晶焼結ダイヤ層で構成されており、先端に設けられる一対の半円状の底刃１０１と、螺旋状に設けられる一対の外周刃１０２と、を備える。
【０００４】
ところで、工業製品の小型化・高精度化に伴い、小型の超精密部品向けの金型の需要が増加している。このため、金型を研削する工具には、極めて細かい研削加工ができて、より精密な仕上がりが得られる微細研削の機能が求められる。
【０００５】
しかし、ボールエンドミル１００は、一般の工業製品用の金型に用いられるものであり、底刃１０１で研削した研削面の仕上げ面粗さは、刃付けに用いた機械加工の性能以上には小さくなり得ないため、限界がある。すなわち、ボールエンドミル１００を用いて、超精密金型や超精密部品に微細加工を行うことは、困難である。
【０００６】
そこで、超精密金型や超精密部品に対して、微細研削を行うことができる研削技術が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−８８２３２公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
本考案は、超精密金型や超精密部品に対して、微細研削を行うことができる研削工具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る考案は、台金と、この台金の先に接合される多結晶焼結ダイヤ層と、を備える研削工具において、
前記多結晶焼結ダイヤ層は、前記台金に接合される本体部と、
この本体部の先端から先方に突出する突出部と、
この突出部の先端に放電加工によって半球状に形成される半球部と、
この半球部の放電加工時に前記半球部の表面に多数形成されるダイヤモンド粒子の凸部であって、被削材を研削する半球面状の刃部と、からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る考案では、前記突出部は、円柱形状を呈していることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る考案では、前記突出部は、円錐形状を呈していることを特徴とする。
【考案の効果】
【００１２】
請求項１に係る考案では、多結晶焼結ダイヤ層は、突出部の先端に放電加工によって半球状に形成される半球部と、この半球部の放電加工時に前記半球部の表面に多数形成されるダイヤモンド粒子の凸部であって、被削材を研削する半球面状の刃部と、を備えている。
【００１３】
球面状に形成される極めて微細なダイヤモンド粒子の凸部で刃部を構成したので、この刃部を用いて被作材をより精密に研削することができる。また、刃部が多結晶焼結ダイヤ層の一部であるため、超硬合金の研削が可能となる。
【００１４】
このように、本考案によれば、超硬合金の研削を可能にすると共に、超精密金型や超精密部品に対して、微細研削を行うことができる。
【００１５】
請求項２に係る考案では、突出部は、円柱形状を呈している。
突出部が円柱形状であるため、被削面に対して（被削面の法線に対して）工具を傾けても、突出部が被削面と干渉しにくくなる。このため、半球面状の刃部において、刃部中心から離れた位置での研削が容易になる。刃部中心から離れた位置では、被削面と刃部との接触面積が広く確保できるので、研削作業も速くでき、研削面の仕上がりも良くなる。
【００１６】
請求項３に係る考案では、突出部は、円錐形状を呈していることを特徴とする。
突出部が本体側へ徐々に太くなる形状であるため、研削時に被削材から受ける抵抗力に対して、突出部の根元（突出部の本体部との接合部）の強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案に係る研削工具の斜視図である。
【図２】多結晶焼結ダイヤ層の斜視図である。
【図３】図２の３矢視図である。
【図４】図２の４矢視図である。
【図５】図２の５部拡大図である。
【図６】刃部の断面図である。
【図７】多結晶ダイヤ層の形成方法を説明する斜視図である。
【図８】図７の要部断面図である。
【図９】刃部の作用を説明する図である。
【図１０】図３の変更例を示す図である。
【図１１】従来のボールエンドミルを説明する図である。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
本考案の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例】
【００１９】
本考案の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、研削工具１０は、ボールエンドミルとして用いられるものであり、円柱状のシャンク１１と、このシャンク１１の先端に接合される円柱状の台金１２と、この台金１２の先に接合される多結晶焼結ダイヤ層１３と、からなる。
【００２０】
寸法を例示すると、研削工具１０の全長Ｌは２０〜６０ｍｍ、シャンク１１の外径Ｄは２〜６ｍｍ、台金１２及び多結晶焼結ダイヤ層１３の外径ｄは０．０５〜２．０ｍｍである。
【００２１】
多結晶焼結ダイヤ層１３は、微細なダイヤモンド粒子をＮｉ、Ｃｏなどの結合剤と混ぜて高温高圧で焼結してなり、一般にＰＣＤ（Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｄｉａｍｏｎｄ）と呼ばれる。単結晶ダイヤ層に比較して、安価なダイヤモンド粉末を使用するため、多結晶焼結ダイヤ層１３は低コストで製造できる。
【００２２】
図２に示されるように、多結晶焼結ダイヤ層１３は、台金１２に接合される本体部１４と、この本体部１４の先端から先方に突出する突出部１５と、この突出部１５の先端に放電加工によって半球状に形成される半球部１６と、この半球部１６の放電加工時に半球部１６の表面に多数形成されるダイヤモンド粒子の凸部１７であって、被削材を研削する半球面状の刃部２０と、からなる。
【００２３】
本体部１４は、台金１２との接合部分となる円柱状の接合部２１と、接合部２１の先端に設けられる円錐台状の第１テーパ部２２と、第１テーパ部２２の先端に設けられる円柱状の軸部２３と、軸部２３の先端に設けられ先方に向けて先細る第２テーパ部２４と、からなる。
【００２４】
図３に示されるように、突出部１５は、円柱状を呈している。
刃部２０は、半球部１６の表面全体に渡って設けられている。図では、突出部１５の半径は、本体部１４の先端面（第２テーパ部２４の円形の先端面）の半径の１／２である。半球面状の刃部２０の半径（突出部１５の半径又は半球部１６の半径と同じ）Ｒ１は、例示すると、０．０２５〜１．０ｍｍである。
【００２５】
図４に示されるように、本体部１４と突出部１５は、同一中心軸（工具の中心軸線２５）上に形成されている。
【００２６】
図５に示されるように、刃部２０は、多数のダイヤモンド粒子の凸部１７からなる。各々の凸部１７は、不規則な形状を呈している。凸部１７の周りに、放電加工の際に主として結合剤が抜ける（除去される）ことで形成される凹部が存在する。
【００２７】
すなわち、図６に示されるように、放電加工により結合剤が除去されて凹部２６、２６が形成された結果、残ったダイヤモンド粒子が突き出たものが凸部１７である。このダイヤモンド粒子からなる凸部１７の上面及び縁が、切刃としての役割を果たす。なお、凹部２６の寸法を例示すると、深さｄ１は０．５μｍ、穴の幅ｗ（内径）は０．２〜２０μｍである。
【００２８】
以上に述べた多結晶焼結ダイヤ層の形成方法の一例を次に説明する。
図７に示されるように、先ず、円柱状のシャンク１１と、このシャンク１１の先端に接合された台金１２と、この台金１２の先に接合された多結晶焼結ダイヤ層１３とからなる中間製品３０を準備する。ここでの多結晶焼結ダイヤ層１３には、本体部（図２、符号１４）、突出部（図２、符号１５）、半球部（図２、符号１６）が設けられていない。
【００２９】
この中間製品３０をＶブロック３１に載せ、ローラ３２で軽く抑える。Ｖブロック３１は１個であってもよい。次に、シャンク１１にコレットチャック３３を連結する。コレットチャック３３は回転軸３４及びフレキシブルカップリング３５を介してサーボモータ３６で回される。フレキシブルカップリング３５は、回転力を伝える作用を発揮すると共にサーボモータ３６のモータ軸の振れが回転軸３４に伝わらないようにする役割を有する。
【００３０】
また、放電加工のために、多結晶焼結ダイヤ層１３の外周に臨ませる第１放電電極３７Ａと、多結晶焼結ダイヤ層１３の先端に臨ませる第２放電電極３７Ｂを準備する。
そして、多結晶焼結ダイヤ層１３に第１放電電極３７Ａを臨ませ、サーボモータ３６で回しながら、多結晶焼結ダイヤ層１３に放電加工を施すことで、多結晶焼結ダイヤ層１３の第１テーパ部（図２、符号２２）、軸部（図２、符号２３）、第２テーパ部（図２、符号２４）、突出部（図２、符号１５）及び半球部（図２、符号１６）を形成する。
【００３１】
又は、静止状態の多結晶焼結ダイヤ層１３の先端に第２放電電極３７Ｂを臨ませ、多結晶焼結ダイヤ層１３の第１テーパ部（図２、符号２２）、軸部（図２、符号２３）、第２テーパ部（図２、符号２４）、突出部（図２、符号１５）及び半球部（図２、符号１６）を形成する。
【００３２】
放電加工の際、刃部（図５、符号２０）は、半球部（図５、符号１６）に形成される多数の凸部（図５、符号１７）によって形成され、半球部の表面全体に渡って設けられる。すなわち、多結晶焼結ダイヤ層１３の先端部を半球状に放電加工するだけで、極めて細かい凹凸状の切れ刃を突出部（図５、符号１５）に刃付けすることができる。
【００３３】
なお、放電条件を変えることで凸部（図６、符号１７）の大きさや形状を調整することができる。凸部（図６、符号１７）の大きさや形状を調整することで、要求される刃部の研削性能を得ることができる。また、凸部（図６、符号１７）は、多結晶焼結ダイヤ層１３における半球部以外の表面、又は、多結晶焼結ダイヤ層１３全体に施されても差し支えない。
【００３４】
ところで、コレットチャック３３は分割ピースを中心に寄せることでシャンク１１を掴む。分割ピース相互の僅かな位置ずれが不可避的に存在する。その結果、回転時にシャンク１１が振れる。このままでは、多結晶焼結ダイヤ層１３の仕上がり精度に影響が出る。その対策を次に説明する。
【００３５】
図８に示されるように、Ｖブロック３１でシャンク１１が位置決めされているため、中間製品３０が軸直角部方向に振れる心配はない。シャンク１１を回転させる際にＶブロック３１から浮き上がることが考えられるので、ローラ３２で浮き上がりを防止する。これで、シャンク１１は全く振れないで回転させることができる。この結果、多結晶焼結ダイヤ層の各構成を精密に決定することができる。
【００３６】
以上の述べた研削工具の作用を次に述べる。
図９に示すように、研削工具１０を毎分数千〜数万回の高速度で回転させると共に、被削材４０の被削面４１に刃部２０を接触させながら、矢印（１）の方向に移動させて、研削を行う。
【００３７】
研削は、刃部２０の極めて微小な凸部（図６、符号１７）が被削面４１に切込むことで、行われるため、極めて微小の切込み量ｔを得ることができる。
【００３８】
また、突出部１５が円柱形状であるため、研削工具１０を傾けても突出部１５が被削面４１と干渉しない。よって、被削面４１の法線４２に対して工具の中心軸線２５が傾斜角θ１（図では３０度）だけ傾くようにして、研削することができる。したがって、刃部２０と被削面４１との接触面積を広く確保できるので、研削作業も速くなり、研削面４３の仕上がりも良くなる。
【００３９】
更に、刃部２０は、半球面状に広がっているので、最大の傾斜角θ２は９０度となる。したがって、傾斜角θ１〜θ２（最大幅で０〜９０度）の範囲で、研削工具１０の傾斜具合を調整しながら、研削を行うことができるので、複雑な曲面や角部にも柔軟に対応することができる。
【００４０】
加えて、刃部２０は、多結晶焼結ダイヤ層１３を構成する一部であるため、超硬合金の被削材４０に研削を施すことができる。
【００４１】
このように、超硬合金の研削を可能にすると共に、小型の超精密金型や超精密部品に対して、微細研削を行うことができる。
【００４２】
次に、実施例の変更例を図面に基づいて説明する。
図１０は図３の変更例を示す図である。図３との相違点は、多結晶焼結ダイヤ層１３の本体部１４の先端に、円錐状の突出部１５Ｂを設けた点にある。その他は図３と同じであるため、図３の符号を流用して詳細な説明を省略する。
【００４３】
突出部１５Ｂが本体部１４側へ徐々に太くなる形状であるため、研削時に被削材から受ける抵抗力に対して、突出部１５Ｂの根元（突出部１５Ｂと本体部１４との接合部分）４４の強度を向上させることができる。なお、刃部２０の半径Ｒ２は、例示すると、０．０２５〜０．５ｍｍである。
【００４４】
尚、本考案は、実施の形態では超硬合金を研削するための研削工具に適用したが、高硬度鋼を研削するための研削工具にも適用可能であり、一般の微細研削工具に適用することは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本考案の研削工具は、超硬合金を研削するための微細研削工具に好適である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…研削工具、１２…台金、１３…多結晶焼結ダイヤ層、１４…本体部、１５…突出部、１６…半球部、１７…凸部、２０…刃部、４０…被削材。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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