(57)【要約】【課題】バリの発生を抑制することが可能な回転切削工具を提供することを目的とする。【解決手段】リーマ１は、単結晶ダイヤモンドチップ３０を備える。単結晶ダイヤモンドチップ３０には単結晶ダイヤモンドの外周切刃３１が設けられている。単結晶ダイヤモンドチップ３０にはマージンが設けられていないか、または０．０２ｍｍ以下のマージン幅のマージンが設けられている。リーマ１は、ガイドパッド４１，４２を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶ダイヤモンドチップを備えた回転切削工具であって、
前記単結晶ダイヤモンドチップには単結晶ダイヤモンド切刃が設けられており、
前記単結晶ダイヤモンドチップにはマージンが設けられていないか、または０．０２ｍｍ以下のマージン幅のマージンが設けられており、
さらにガイドパッドを備えた、回転切削工具。
【請求項２】
外周に設けられた前記単結晶ダイヤモンド切刃はバックテーパ角を有する、請求項１に記載の回転切削工具。
【請求項３】
外周に設けられた前記単結晶ダイヤモンド切刃と前記ガイドパッドとの段差は１−１５μｍである、請求項１または２に記載の回転切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は回転切削工具に関し、より特定的には単結晶ダイヤモンドチップを有する回転切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転切削工具は、たとえば実開平７−１５２２７号公報（特許文献１）、特開２００８−１９４７７９号公報（特許文献２）、特開平８−３９３５０号公報（特許文献３）および特開２００２−２００５１８号公報（特許文献４）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平７−１５２２７号公報
【特許文献２】特開２００８−１９４７７９号公報
【特許文献３】特開平８−３９３５０号公報
【特許文献４】特開２００２−２００５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では先端刃先に単結晶ダイヤモンド、その後端側に多結晶ダイヤモンドをもうけることで耐欠損性を強化したリーマが開示されている。
【０００５】
特許文献２ではワークの孔の真円度を向上させ、かつ、高能率加工を可能とすることを目的とするダイヤモンドリーマが開示されている。三枚の刃のうち、いずれか一つの刃の外周マージンが他の外周マージンと異なる。
【０００６】
特許文献３では、バリの発生を防ぐとともにリーマの硬度を高くすることを目的としたリーマが開示されている。ダイヤモンド焼結体は第一の切刃と第一の切刃より後方に第一の切刃よりも外側に位置する第二の切刃を有する。
【０００７】
特許文献４では、バリの発生を抑制できるとともに平滑な仕上げ面を得ることができる切削チップおよびそれを備えた回転切削工具を提供することを目的としている。一部の切削チップの切刃が単結晶ダイヤモンドで構成されており、切刃の副切刃に円弧状部が設けられる。
【０００８】
従来の回転切削工具においては、アルミニウム部品の仕上げ孔加工において、孔出口側にバリが発生しやすいという問題があった。そのため、このバリの有無を後工程において検査する必要があった。
【０００９】
この発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、バリの発生を抑制することが可能な回転切削工具を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に従った回転切削工具は、単結晶ダイヤモンドチップを備えた回転切削工具である。単結晶ダイヤモンドチップには単結晶ダイヤモンド切刃が設けられている。単結晶ダイヤモンドチップにはマージンが設けられていないか、または０．０２ｍｍ以下のマージン幅が設けられている。回転切削工具は、ガイドパッドを備える。マージンはＪＩＳ  Ｂ  ０１７３の２０５０により定義され、マージン幅はＪＩＳ  Ｂ  ０１７３の２０７２で定義される。
【００１１】
好ましくは、外周に設けられた単結晶ダイヤモンド切刃はバックテーパ角を有する。
好ましくは、外周に設けられた単結晶ダイヤモンド切刃とガイドパッドとの段差は１−１５μｍである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に従えば、バリの発生を抑制することが可能な回転切削工具を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に従ったリーマの正面図である。
【図２】図１中の矢印ＩＩで示す方向から見たリーマの側面図である。
【図３】図１で示すリーマの先端部分の拡大図である。
【図４】図３中の矢印ＩＶで示す方向から見た側面図である。
【図５】図３中の矢印Ｖで示す方向から見た単結晶ダイヤモンドチップ３０の側面図である。
【図６】ガイドパッドを詳細に示すためのリーマの先端部の図である。
【図７】図６中の矢印ＶＩＩで示す方向から見た側面図である。
【図８】ガイドパッド４１，４３を構成する超硬部材の側面図である。
【図９】ガイドパッド４１，４３を構成する超硬部材の側面図である。
【図１０】ガイドパッド４２を構成する超硬部材の側面図である。
【図１１】ガイドパッド４２を構成する超硬部材の側面図である。
【図１２】ガイドパッド４４を構成する超硬部材の側面図である。
【図１３】ガイドパッド４４を構成する超硬部材の側面図である。
【図１４】実施の形態２に従ったリーマの正面図である。
【図１５】図１４中の矢印ＸＶで示す方向から見たリーマの側面図である。
【図１６】図１４で示すリーマの先端部分の拡大図である。
【図１７】図１６中の矢印ＸＶＩＩで示す方向から見た側面図である。
【図１８】比較例に従った多結晶ダイヤモンドチップを有する台座の平面図である。
【図１９】図１８中の矢印ＸＩＸで示す方向から見た側面図である。
【図２０】比較例のリーマでの加工面の表面粗さと、実施例のリーマでの加工面との表面粗さを示すグラフである。
【図２１】比較例のリーマでの加工における切削抵抗と、実施例のリーマでの加工における切削抵抗を示すグラフである。
【図２２】比較例のリーマでの加工面の真円度と、実施例のリーマでの加工面の真円度を示すグラフである。
【図２３】比較例に従った多結晶ダイヤモンドチップのすくい面の写真である。
【図２４】比較例に従った多結晶ダイヤモンドチップの外周面の写真である。
【図２５】実施例に従った単結晶ダイヤモンドチップのすくい面の写真である。
【図２６】実施例に従った単結晶ダイヤモンドチップの外周面の写真である。
【図２７】比較例に従った多結晶ダイヤモンドチップのリーマにおける加工面の写真である。
【図２８】実施例に従った単結晶ダイヤモンドチップのリーマにおける加工面の写真である。
【図２９】実施例に従った単結晶ダイヤモンドチップのリーマにおける加工面の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。
【００１５】
本願の回転切削工具は、単結晶ダイヤモンドチップを備えた回転切削工具である。単結晶ダイヤモンドチップには単結晶ダイヤモンド切刃が設けられている。単結晶ダイヤモンドチップにはマージンが設けられていないか、または０．０２ｍｍ以下のマージン幅のマージンが設けられている。さらに、ガイドパッドを備える。
【００１６】
このように構成された回転切削工具では、バリの発生を抑制するとともに被削材の加工表面に露出した巣を押し潰すことが可能となる。
【００１７】
バリの発生メカニズムは、以下のように考えられる。加工時、切削予定面よりも下の部分に加工負荷が加わることで被削材が塑性変形して端面にバリが形成される。したがってバリを抑制するためには工具切刃の切れ味を向上させて加工負荷を低減させることが有効な手段である。
【００１８】
切刃に単結晶ダイヤモンドを用い、切刃に連なる外周にマージンを設けないか、マージン幅を限りなく小さくしたマージンを設ける。この理由は、以下である。切れ味を向上させるためには切刃を鋭利にする必要があるが、多結晶ダイヤモンドで形成される切刃はダイヤモンド粒子径以下に研磨精度を向上させることができない。また加工中の刃先摩耗によって切れ味は鈍化する。一方、単結晶ダイヤモンドは粒子の集合体ではないため単結晶ダイヤモンドの切刃は鋭利にできる。また、単結晶ダイヤモンドは耐摩耗性に優れ、切刃の鋭利性が持続される。孔開け加工において切刃外周は切削に僅かに関与しているため、マージンを極めて小さくすることで切れ味を向上できる。さらに、ガイドパッドは切刃外周面よりもわずかに内周側に設けられる。この理由は、切刃が加工した面をガイドパッドが押圧することで、被削材の加工表面に露出した巣を押し潰すためである。
【００１９】
好ましくは、外周に設けられた単結晶ダイヤモンド切刃はバックテーパ角を有する。バックテーパ角を有することで加工後に工具を引き抜く際に加工面を傷づけることを防止できる。
【００２０】
好ましくは、外周に設けられた単結晶ダイヤモンド切刃とガイドパッドとの段差は１−１５μｍである。このような段差にすることで、ガイドパッドが適正な力で加工面を押圧して被削材の加工表面に露出した巣を押し潰す。
【００２１】
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明にかかる回転切削工具の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示されるものである。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１に従ったリーマの正面図である。図２は、図１中の矢印ＩＩで示す方向から見たリーマの側面図である。図１および図２を参照して、実施の形態１に従った回転切削工具としてのリーマ１は、台金１０を有する。
【００２３】
台金１０は長手方向に延在しており、先端側には台座２０が取り付けられている。台金１０には溝１１が長手方向に沿って延びるように設けられており、この溝１１内に台座２０が配置される。
【００２４】
台座２０はボルト５０によって台金１０に固定されている。なお、台座２０がロウ付けによって台金１０に固定されていてもよい。台座２０は、たとえば超硬合金によって構成されている。
【００２５】
単結晶ダイヤモンドチップ３０は、台座２０にたとえばロウ付けで固定されている。単結晶ダイヤモンドチップ３０はリーマ１の先端かつ外周に設けられており、ワークを加工する。リーマ１は１枚のみの単結晶ダイヤモンドチップ３０を有する。
【００２６】
台金１０の外周部には、軸方向（長手方向）に延在するガイドパッド４１，４２，４３，４４が設けられている。ガイドパッド４１，４２，４３，４４は加工面に接触して加工面の巣（空洞）を破壊する。ガイドパッド４１，４２，４３，４４の各々の外周面は回転中心５から等しい距離に設けられる。
【００２７】
図３は図１で示すリーマの先端部分の拡大図である。図４は図３中の矢印ＩＶで示す方向から見た側面図である。図３および図４を参照して、リーマ１の先端部には単結晶ダイヤモンドチップ３０が固定されている。
【００２８】
単結晶ダイヤモンドチップ３０は外周切刃３１と、その外周切刃３１に連なる前切刃３２とを有する。外周切刃３１と前切刃３２とが単結晶ダイヤモンド切刃に相当し、外周切刃３１と前切刃３２との間に切刃角部３３が形成されている。外周切刃３１はバックテーパ角θ１を有しており、外周切刃３１のうちで切刃角部３３が最も外周側に位置している。
【００２９】
ガイドパッド４１，４２，４３，４４の回転軌跡（点線４９）と切刃角部３３の回転軌跡との間には段差Ａが設けられている。段差Ａのサイズは１-１５μｍであることが好ましい。この範囲であれば、最も効率よく加工面をガイドパッド４１，４２，４３，４４で押圧することが可能である。
【００３０】
単結晶ダイヤモンドチップ３０は、たとえば高温高圧条件を用いた直接合成による単結晶ダイヤモンドあるいはＣＶＤ（化学気相成長）ダイヤモンドで形成される。
【００３１】
台座２０には孔２１が設けられており、孔２１にボルト５０を挿入してボルト５０で単結晶ダイヤモンドチップ３０を固定することが可能である。台座２０は台金１０の取付面１５に固定されている。
【００３２】
図５は、図３中の矢印Ｖで示す方向から見た単結晶ダイヤモンドチップ３０の側面図である。
【００３３】
切刃角部３３よりも回転方向の後側にはマージン３６が設けられている。マージン３６は設けられていなくてもよい。マージン３６の後側が逃げ面３７となる。マージン３６が設けられている場合にはマージン幅Ｗは０．０２ｍｍ以下とされる。マージン幅が０．０２ｍｍを超えると、バリが増大する。
【００３４】
図６は、ガイドパッドを詳細に示すためのリーマの先端部の図である。図７は図６中の矢印ＶＩＩで示す方向から見た側面図である。図６および図７を参照して、ガイドパッド４１，４２，４３，４４はリーマ１の外周面に設けられており、非均等な間隔で配置されている。
【００３５】
ガイドパッド４１，４２，４３，４４の軸方向長さおよび周方向長さはさまざまに変形することが可能である。または、ガイドパッド４１，４２，４３，４４の数は、図７では４つ示されているが、さらに多くのまたは少ないガイドパッドが設けられていてもよい。
【００３６】
図８および９は、ガイドパッド４１，４３を構成する超硬部材の側面図、図１０および１１は、ガイドパッド４２を構成する超硬部材の側面図、図１２および１３はガイドパッド４４を構成する超硬部材の側面図である。
【００３７】
図８から１３を参照して、一つのガイドパッドは２つの超硬部材で形成されている。具体的には、ガイドパッド４１，４３は超硬部材４１ａ，４１ｂにより構成されており、ガイドパッド４２は超硬部材４２ａ，４２ｂにより構成されており、ガイドパッド４４は超硬部材４４ａ，４４ｂにより構成されている。
【００３８】
（実施の形態２）
図１４は実施の形態２に従ったリーマの正面図である。図１５は、図１４中の矢印ＸＶで示す方向から見たリーマの側面図である。図１６は、図１４で示すリーマの先端部分の拡大図である。図１７は、図１６中の矢印ＸＶＩＩで示す方向から見た側面図である。
【００３９】
図１４から図１７を参照して、実施の形態２に従った回転切削工具としてのリーマ１は、台座２０を有しておらず、単結晶ダイヤモンドチップ３０は直接台金１０にロウ付けされている。
【００４０】
さらに、実施の形態１では鋼製の台金１０に超硬製のガイドパッド４１，４２，４３，４４を設けていたが、実施の形態２では台金１０が超硬製であるため、台金１０の表面がガイドパッド４１，４２となっている点で、実施の形態１と異なる。さらに実施の形態２の単結晶ダイヤモンドチップ３０においてもマージンが設けられていない。
【００４１】
（比較例）
図１８は、比較例に従った多結晶ダイヤモンドチップを有する台座の平面図である。図１９は、図１８中の矢印ＸＩＸで示す方向から見た側面図である。図１８および１９を参照して、比較例に従った多結晶ダイヤモンドチップ１３０は、実施の形態と異なり多結晶ダイヤモンドで構成されている。さらに比較例の多結晶ダイヤモンドチップ１３０においてもマージンが設けられていない。
【００４２】
（対比実験）
実施例（実施の形態１）のリーマと、比較例（図１８および１９）に従ったダイヤモンドチップを用いたリーマとにおいて対比実験を行った。
【００４３】
比較例に従ったリーマでは多結晶ダイヤモンドチップ１３０にマージンを設けず、実施例に従ったリーマでも、マージンを設けていない。
【００４４】
（ＷＥＴでの切削条件）
チップ素材は、実施例ではＣＶＤ単結晶ダイヤモンドで厚みは０．５ｍｍとした。また、比較例ではＰＣＤで厚みは０．５ｍｍとした。
【００４５】
加工装置として、実施例および比較例ともに縦型マシニングセンターを用いた。
被削材は、実施例および比較例ともにアルミニウム合金ＡＤＣ１２であった。加工形状は、実施例および比較例ともにドリルで予め加工した直径φ１９ｍｍの下孔を上記のリーマにより直径φ２０ｍｍに加工するものとした。
【００４６】
加工条件は、実施例および比較例ともに切削速度Ｖが１５０ｍ／ｍｉｎ、送り量ｆが０．１ｍｍ／ｒｅｖであった。クーラントとして、水溶性エマルジョンを用いた。
【００４７】
（測定項目）
表面粗さは、表面粗さ計で測定した。加工面の外観と刃先状態は、デジタルマイクロスコープで観察した。スラスト方向の切削抵抗は、切削動力計で測定した。真円度は、真円度測定機で測定した。切削挙動は、ハイスピードカメラで観察した。
【００４８】
（結果）
上記の条件における加工結果を図２０から２２に示す。
【００４９】
図２０を参照して、実施例では、比較例よりも加工面の表面粗さが小さいことが確認できた。
【００５０】
図２１を参照して、実施例では、比較例よりも切削加工時のスラスト方向の切削抵抗が小さいことが確認できた。
【００５１】
図２２を参照して、実施例では、比較例よりも加工面の真円度が向上していることが確認できた。
【００５２】
加工テスト終了後の刃先観察写真を図２３から２６で示す。なお、刃先は、デジタルマイクロスコープで観察した。
【００５３】
図２３から２６で示すように、実施例では比較例よりも刃先の欠損が少なく、良好な状態の刃先が維持されていることが確認できた。
【００５４】
（ＤＲＹでの切削条件）
加工装置として、実施例および比較例ともに横型マシニングセンターを用いた。被削材は、実施例および比較例ともにＡＤＣ１２であった。加工形状は、実施例および比較例ともにドリルで予め加工した直径φ１９ｍｍの下孔を上記のリーマにより直径φ２０ｍｍに加工するものとした。加工条件は、実施例および比較例ともに切削速度Ｖが１５０ｍ／ｍｉｎ、送り量ｆが０．１ｍｍ／ｒｅｖであった。クーラントを用いなかった。
【００５５】
（結果）
上記の条件における加工結果を図２７および２８に示す。
【００５６】
比較例では、加工面にバリが発生したのに対して、実施例ではバリがほとんど発生しなかった。
【００５７】
（自動変速機のバルブボディーの加工）
自動変速機で用いられるバルブボディのスプール孔の加工を実施例に従ったリーマを用いて以下の条件で行った。
【００５８】
加工装置は、横型マシニングセンターを用いた。加工条件は切削速度Ｖが６０〜１８０ｍ／ｍｉｎ、送り速度Ｆが２００〜４００ｍｍ／ｍｉｎとした。被削材はＡＤＣ１２であった。取りしろはφ０．５ｍｍ（片側０．２５ｍｍ）であった。クーラントは水溶性エマルジョンを用いた。
【００５９】
加工結果を図２９で示す。図２９で示すようにバリがほとんど発生しないことが確認できた。加工孔の同軸度２〜３μｍであり、真円度１〜２μｍであった。
【００６０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
この発明は、リーマ、ドリルに代表される回転切削工具の分野において利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  リーマ、５  回転中心、１０  台金、１１  溝、２０  台座、２１  孔、３０  単結晶ダイヤモンドチップ、３１  外周切刃、３２  前切刃、３３  切刃角部、３５  すくい面、３６  マージン、３７  逃げ面、４１，４２，４３，４４  ガイドパッド、４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ  超硬部材。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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