(57)【要約】【課題】従来からPCD(多結晶ダイヤモンド焼結体)の穴径0.3ミリ以下のドリル、エンドミルの一段取りによる製作方法には課題がある。【解決手段】従来の技術である砥石の研削加工では困難であるが、本発明の回転電極放電加工装置では、ワークに負荷をかけずに、ドリルなどの刃先のシンニング加工までを一段取りで行うことができるので、安価な小径ドリルを提供できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に移動可能なＸ軸テーブル上には、これと直交する方向に移動可能なＹ軸テーブルが具備されており、このＹ軸テーブル上には、前記Ｘ軸テーブル及び前記Ｙ軸テーブルに対して垂直方向に移動可能なＺ軸部が具備されており、このＺ軸部にはスピンドルが具備されており、このスピンドルには、回転電極が具備されている回転電極放電加工装置において、
この回転電極放電加工装置のワーク保持部に具備されている水平旋回可能なＡ軸テーブル上には、Ａ軸に垂直旋回可能なＢ軸テーブルが具備されており、このＢ軸テーブルにはＢ軸に垂直方向に移動可能なD軸部が具備されており、このD軸部にはD軸に垂直回転可能なＣ軸が具備されており、このＣ軸部にはワーク保持具が具備されていることを特徴とする回転電極放電加工装置と、それを用いる回転切削工具の加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電極放電加工装置において、回転電極を具備するスピンドルを具備している前記のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が具備されており、また、ワーク保持部には前記のＡ軸、Ｂ軸、Ｃ軸、D軸が具備されていることにより、小径の回転切削工具（ドリル、エンドミル）の外周、溝加工、ドリルの先端角、ドリルのシンニングを、一段取りで製造加工することを特徴とする回転電極放電加工装置と、それを用いる回転切削工具の加工方法。
【請求項３】
請求項１、２に記載の回転電極放電加工装置において、前記ワーク保持具に研削工具を取り付けることにより、回転電極のドレッシングを行うことが出来ることを特徴とする回転電極放電加工装置と、それを用いる回転切削工具の加工方法。
【請求項４】
照明付き撮影装置をZ軸ステージの上部に具備することと、その撮影画像の表示部を回転電極放電加工装置本体に具備することと、その撮影画像の画像処理によって、被写体であるワークの形状観察ならびに寸法計測を装置上で行い、所望の形状と寸法に仕上がっていることを、ワークを装置から取り外すことなく、正確に検査と寸法計測と評価ができることを特徴とする回転電極放電加工装置と、それを用いるワークの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小径の回転切削工具（ドリル、エンドミル）を、製造加工する回転電極放電加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の砥石の研削加工では、加工時のワークに研削抵抗がかかり過ぎて、小径の回転切削工具（ドリル、エンドミル）の製造加工が困難であるが、回転電極放電加工装置においては、ワークに負荷をかけずに製造加工できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５-９６４２２号報
【特許文献２】特開平５-２６１６２４号報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術の砥石の研削加工では、加工時のワークに研削抵抗がかかり過ぎて、小径の回転切削工具（ドリル、エンドミル）の製造加工が困難であるが、回転電極放電加工装置においては、ワークに負荷をかけずに製造加工できるものがある。
【０００５】
例えば特許文献１では、従来のワイヤ式放電加工機にワーク回転機構と工具電極回転機構を具備した装置である。しかし、この装置ではドリルのシンニング加工は出来ない。また特許文献２も回転電極放電加工機である。これは小径の回転切削工具（ドリル、エンドミル）のねじれ溝加工を好適にしたものである。しかし、この装置でもドリルのシンニング加工までは行えず、いずれも、一段取りでは小径の回転切削工具（ドリル、エンドミル）を製造加工することはできない。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、本発明は放電加工機における小径の回転切削工具（ドリル、エンドミル）の製造加工において、一段取りによる回転電極放電加工装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
水平方向に移動可能なＸ軸テーブル上には、これと直交する方向に移動可能なＹ軸テーブルが具備されており、このＹ軸テーブル上には、前記Ｘ軸テーブル及び前記Ｙ軸テーブルに対して垂直方向に移動可能なＺ軸部が具備されており、このＺ軸部にはスピンドルが具備されており、このスピンドルには、回転電極が具備されている回転電極放電加工装置において、
この回転電極放電加工装置のワーク保持部に具備されている水平旋回可能なＡ軸テーブル上には、Ａ軸に垂直旋回可能なＢ軸テーブルが具備されており、このＢ軸テーブルにはＢ軸に垂直方向に移動可能なD軸部が具備されており、このD軸部にはD軸に垂直回転可能なＣ軸が具備されており、このＣ軸部にはワーク保持具が具備されていることを特徴とする回転電極放電加工装置と、それを用いる回転切削工具の加工方法である。
【０００８】
請求項１に記載の回転電極放電加工装置において、回転電極を具備するスピンドルを具備している前記のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が具備されており、また、ワーク保持部には前記のＡ軸、Ｂ軸、Ｃ軸、D軸が具備されていることにより、小径の回転切削工具（ドリル、エンドミル）の外周、溝加工、ドリルの先端角、ドリルのシンニングを、一段取りで製造加工することを特徴とする回転電極放電加工装置と、それを用いる回転切削工具の加工方法である。
【０００９】
請求項１、２に記載の回転電極放電加工装置において、前記ワーク保持具に研削工具を取り付けることにより、回転電極のドレッシングを行うことが出来ることを特徴とする回転電極放電加工装置と、それを用いる回転切削工具の加工方法である。
【００１０】
照明を具備する撮像装置をZ軸ステージの上部に具備することと、撮影画像の表示部を回転電極放電加工装置本体に具備することと、またその撮影画像の画像処理によって、被写体であるワークの形状観察ならび寸法計測を装置上で行い、所望の形状と寸法に仕上がっていることを、ワークを装置から取り外すことなく、正確に検査と評価ができることを特徴とする回転電極放電加工装置と、それを用いるワークの加工方法である。
【発明の効果】
【００１１】
PCD(多結晶ダイヤモンド)超高圧焼結体の穴径0.3ミリ以下の小径の回転切削工具（ドリル、エンドミル）の製造加工は、従来の技術である砥石の研削加工では困難である。本発明の回転電極放電加工装置のドリルの製造加工では、加工時のワークに負荷をかけずに、ドリル刃先についてねじれ溝、外周、先端角、シンニング加工を１段取りで行うことが出来る。
プリント基板やCFRP（炭素繊維強化プラスチック）などの難削材や新素材の穴加工に、ＰＣＤ工具を求めている企業や産業が多数あり、ドリルの工具寿命やドリルであけた穴の寸法精度が安定している。
１段取りで小径ドリルを製造加工することで、小径ドリルの製造加工時間の短縮と小径ドリルの外周寸法や偏心などの品質が格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本図は、本発明の装置の概略を示す斜視図である。
【図２】本図は、本発明の装置の拡大図である。
【図３】本図は、ドリルの先端加工時の斜視図である。
【図４】本図は、ドリルの先端加工時の拡大図である。
【図５】本図は、ドリルの溝加工時の斜視図である。
【図６】本図は、ドリルの溝加工時の拡大図である。
【図７】本図は、ドリル各部の名称図である。
【図８】本図は、ドリル各部の詳細な名称図である。
【図９】本図は、ドリル断面図である。
【図１０】本図は、ドリルの刃先の正面図である。
【図１１】本図は、マイクロスコープを具備した装置の斜視図である。
【図１２】本図は、マイクロスコープを具備した装置の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、ドリル１３の製作を１例として、図１〜図１０に基づいて説明する。図１は、本発明の装置の概略を示す図である。
【００１４】
本発明で製作したドリル１３は、図７〜１０に示すように、ねじれ溝１５を有するドリル１３においてドリル１３の先端から見て、ドリル１３の軸心の先端に、コーナアール３２とシンニング１８を有する。
【００１５】
また、凹形状の主切れ刃３４がシンニング１８と滑らかに接続されている。凹形状の主切れ刃３４の外周においては回転方向と後退する径方向すくい角αと、径方向すくい角αが形成される負角部とが設けられている。
【００１６】
また、負角部と隣接してねじれ溝１５に沿ったマージン２６と、負角部の逃げ面とマージン２６とで形成される交線には負角部面取りを有している。
【００１７】
今回実施した回転電極放電加工機は、制御軸数７軸で構成されている。複雑な動作に対応するために、各軸にはサーボモータを使用し、ＮＣ制御している。
【００１８】
本発明の制御軸数は７軸である、そのＸ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ軸の動作は、図１に示す。Ｘ軸２はテーブルの水平移動、Ｙ軸３はテーブルのＸ軸２に直行方向の水平移動、Ｚ軸４はＸ軸２、Ｙ軸３に垂直方向の上下移動、このＺ軸４にはスピンドル９が具備されており、このスピンドル９には、回転電極１１が具備されている。Ａ軸５はワーク保持具の水平回転で０〜９０度の回転を行い、Ｂ軸６は、Ａ軸５に対して垂直回転で−９０度〜９０度の回転を行い、Ｃ軸７は、ワークの中心軸に対して垂直方向で３６０度の回転を行い、Ｄ軸８はワーク保持具１２を回転電極１１に向かって平行移動させる。
Ｄ軸８の平行移動を設けることで、回転電極１１に向かって放電加工を行うので、ドリル１３が小径になっても負荷がかからず、放電加工が行える。
【００１９】
（ドリルのねじれ溝の成形）
図７〜１０に示す回転切削工具、例えばドリル１３は先端部３４とシャンク部３５とを備え、先端部３４の周面に該先端部３４からシャンク部３５側に向けて回転軸線周りにねじれ溝１５が形成され、該ねじれ溝１５の回転方向を向く壁面の先端側領域をすくい面とし、該すくい面と先端逃げ面２８との交差稜線部１９に切刃が形成されている。先端部は、その先端から基端側に向けて、ドリルの回転軸線Ｏを中心に螺旋状にねじれて、外周面に開口する少なくとも２条以上のねじれ溝が対向して形成されている。
【００２０】
（ドリルの先端逃げ面）
図７〜１０に示す先端逃げ面２８は、ドリル１３の回転方向後方側に向かうに従い、ドリル１３の後端側に向かうように傾斜して切れ刃３４に逃げ角２９が付されるとともに、ドリル１３の先端部３５外周側に向けてもシャンク部３５側に向かうように傾斜して、切れ刃３４に先端角１７が与えられるようにされている。
【００２１】
（ドリルの先端外周）
図７〜１０に示す先端部３５の外周面は、ねじれ溝１６のドリル１３の回転方向を向く壁面との交差稜線部１９に、切れ刃３４の外径（図示略。切れ刃３４の外周端が軸線回りになす円の直径）と等しい外径の軸線を中心とした円筒面上に位置するマージン部２６が形成されるとともに、このマージン部２６よりもドリル回転方向の後方側の部分は、上記外径よりも僅かに小径とされた二番取り面３０とされている。マージン部２６と上記壁面との交差稜線１９がドリルの先端部３５の先端角（先端２：リーディングエッジ）とされ、二番取り面３０とねじれ溝１６のドリル１３回転方向の後方側を向く壁面との交差稜線がヒール３２とされる。なお、マージン部２６にはバックテーパが与えられていてもよい。
【００２２】
（ドリルのシンニング）
図７〜１０に示すねじれ溝１５のドリル１３の先端面における開口部の内周側すなわち軸線Ｏ側には、ねじれ溝１５のドリル１３の回転方向Ｔを向く壁面の内周部を軸線Ｏ側に切り欠くようにしてシンニング１８部が形成されている。このシンニング１８部には、ドリル１３回転方向Ｔを向くシンニング１８面と、ドリル１３回転方向Ｔ後方側を向いてドリル１３回転方向Ｔ側に隣接する先端逃げ面の上記第２逃げ面３０と交差するシンニング１８壁面とが形成されている。
シンニングとは、心厚２０部の切れ刃を形成すること。チゼル２４部分の心厚２０だけを少し落とし、負のすくい角として切れ刃を形成する。一般的に、シンニングとは心厚２０部の切れ刃を形成する研磨をいう。チゼル２４部分の心厚２０だけを少し落とし、負のすくい角として切れ刃を形成する。シンニング１８を行うことで、主に食い付き性が向上し切削抵抗を軽減できるため、穴あけ効率があがると、理解されている。
【００２３】
（先端角の成形）
先端加工は、円板状の回転電極１１の側面を先端角１７で傾斜させ、ワーク１０に当接し、Ａ軸５、Ｃ軸７、Ｂ軸６およびＤ軸８の機構により、ワーク１０全周について先端角１７を形成する。回転電極１１の側面とワーク１０が突き当たる角度は、 Ａ軸５、Ｂ軸６、Ｃ軸７の回転角度の回転行列を合成した角度となる。
【００２４】
（外周の成形）
外周加工は、円板状の回転電極１１の側面をワーク１０に当接させ、ワーク１０軸の中心方向に漸進させながら、ワーク１０軸に沿って移動させ、Ｄ軸８の回転機構によって、ワーク１０全周について刃長を細く加工する。
【００２５】
（回転電極のドレッシング）
回転電極１１の幅の薄さでドリル１３の溝幅を狭くし、回転電極１１をドレッシング成形する。回転電極１１に与える電圧を精密に制御することで、ねじれ溝の逃げ面をシャープエッジに加工する。ドリル１３のＰＣＤ部分の面粗度を重視した放電加工を実現させ、ドリル１３への負荷を軽減している。
【００２６】
（ドリルの成形方法）
ワーク保持具１２に保持されたPCD(多結晶ダイヤモンド)超高圧焼結体の径0.3ミリ以下の素材の小径ドリル１３をセンサー（図示されていない）で感知させた後に、演算手段によりドリル１３径と心厚２０比から心厚２０を計算して切刃を水平にし、研磨代の入力により設定した研磨量分ドリルを移動させてドリル先端を研磨し、逃げ角の入力により、ワーク保持具１２を傾けて、設定した角度でドリル１３切刃逃げ面を研磨し、第二逃げ角の入力により、ワーク保持具１２を傾けて設定した角度で、ドリル１３切刃の第二逃げ面を研磨し、逃げ面形状の入力により、選択された逃げ面の形状に基づいた制御信号をサーボ機構に送信して、研磨条件パラメータの入力による動作を実行し、シンニング１８有無の入力により、シンニング１８を行うか否かを選択し、シンニング１８深さの入力により、シンニング時におけるチャック移動手段の移動距離を変えてシンニング１８の深さを変化させ、シンニング１８幅の入力により、シンニング時における砥石移動手段の移動距離を変えてシンニング１８の幅を変化させ、研磨速度の入力により、研磨時のチャック移動手段の送り速度を変化させるように加工して、ドリル１３を製造加工する。本実施例での小径ドリル１３において、確認できた外径は３ミリ〜０．１ミリであった。
【００２７】
（照明付マイクロスコープ）
図１１は、ドリル１３の先端を観察するために、照明付マイクロスコープ４１を、回転放電電極を取り付けるXYZステージ側に設置する場合の斜視図である。その具体的な内容は、回転放電電極を備えるスピンドルを具備するXYZステージの上に、任意の光学結像倍率をもち可変倍率レンズ又は固定倍率から成るレンズ系と小型のＣＣＤカメラ（もしくは小型ＣＭＯＳカメラ）及びリング照明などの照明を備えた撮像装置（もしくはマイクロスコープ）と、撮影画像の表示部４２と、撮影画像の画像処理によって、被写体の観察ならび寸法計測を行うことができる。その効果の説明として、機上でドリル１３の形状観察や寸法測定を行うことにより、ドリル１３の先端刃やねじれ溝の出来映えを向上させることができる。製造条件として設定した加工条件が、所望のドリルの形状ならび寸法に仕上がっていることを、製造加工したドリル１３を製造装置から取り外すことなく、正確に検査、評価できる。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の範囲は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２９】
また、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々構成を取り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３０】
１  回転電極放電加工機
２  Ｘ軸
３  Ｙ軸
４  Ｚ軸
５  Ａ軸
６  Ｂ軸
７  Ｃ軸
８  Ｄ軸
９  スピンドル
１０  ワーク
１１  回転電極
１２  ワーク保持具
１３  ドリル
１４  シャンク
１５  ねじれ溝
１６  ねじれ角
１７  先端角
１８  シンニング
１９  交差稜線部
２０  心厚
２１  ウェブ
２２  外周
２３  二番取り深さ
２４  チゼル
２５  チゼルエッジ
２６  マージン
２７  ランド
２８  逃げ面
２９  逃げ角
３０  第２逃げ面
３１  すくい面
３２  ヒール
３３  コーナアール
３４  切れ刃
３５  先端部
４１  照明付マイクロスコープ
４２  撮影画像の表示部
【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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